[发明专利]一种类电芬顿多功能处理船舶压载水的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理船舶压载水中藻类及其代谢毒素等污染物的类电芬顿装置与方法，更具体地说，涉及一种类电芬顿多功能耦合一体化处理船舶压载水的装置与方法。

背景技术

近年来，我国沿海岸赤潮越来越严重，其重要原因之一是外来生存能力较强的赤潮生物的危害。船舶压载水的排放是导致沿岸海域外来生物入侵的主要原因之一。船舶压载水藻类等生物污染问题被公认为是目前的主要环境污染问题。海藻类浮游生物引发的海洋环境及安全问题的解决主要包括两大方面：一是藻细胞的灭活及分离去除，二是胞外及胞内分泌物的降解。藻细胞的分离去除和水中溶解性污染物的降解在水处理中的特点不同，因此细胞的灭活分离和代谢物的降解一般难于同时实现，而且在细胞灭活的同时往往会引发大量的胞内代谢物流出，由此产生更严重的水质毒素污染问题。因此，如何兼顾灭活并分离藻细胞和降解藻类代谢毒素类污染物是海洋污染领域面临的一大难题。

电芬顿技术作为一种高级氧化技术近年来在水处理领域得到广泛关注。电芬顿的作用主要是酸性条件下产生芬顿试剂并引发自由基反应的高级氧化作用，对水中的很多溶解性污染物具有高效的降解效果。电芬顿技术对水中污染物降解效率高、操作简单，经济方便。但酸性条件的要求限制了电芬顿技术在很多处理体系中的应用，且单一的氧化作用对很多复杂的污染问题的解决也存在技术上的不足。目前船舶压载水的电化学处理技术主要采用电解法，依靠电解海水产生次氯酸、次氯酸钠等将微生物体内的生物酶氧化分解致使其失效，或者作用于微生物的细胞壁，使其通透性增大，导致细胞因细胞质流出而死亡。该电解处理技术最直接的影响是大量胞内物质流出，导致海水中生物毒素的增加。因此开发一种不需添加任何化学药剂、适用水质范围广、多作用协同耦合、对复杂污染物去除效果高、成本低、可操作性强的类电芬顿水处理技术和装置意义重大。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种类电芬顿多功能耦合一体化处理船舶压载水的装置与方法。

一种类电芬顿多功能耦合一体化处理船舶压载水的装置，其特征在于，包括类电芬顿反应器和沉淀澄清池，所述类电芬顿反应器和所述沉淀澄清池通过管路连接；所述类电芬顿反应器包括反应池、直流稳压电源、曝气泵、曝气装置，以及至少一组阴阳电极组，反应池的一侧设有进水口，进水口与进水管连接，进水管直接接入船舶压载水，反应池的另一侧设有出水口，所述出水口与出水管连接，曝气装置与曝气泵的出气口连接，且曝气装置布置于阴阳电极组的阴极，阴阳电极组设置于反应池中，阴阳电极组的阳极与直流稳压电源的正极连接，阴阳电极组的阴极与直流稳压电源的负极连接，当装置仅包括一组阴阳电极组时，阴阳电极组的阳极材料为铁，当装置包括两组以上阴阳电极组时，每组阴阳电极组并联设置，至少一组阴阳电极组的阳极材料为铁，所述沉淀澄清池的一侧设置有沉淀澄清池出水口。

优选地，当装置包括两组以上阴阳电极组时，每组阴阳电极组相互之间的阴极和阳极交替设置。

优选地，沉淀澄清池的一侧设置有布水装置，布水装置与反应池通过出水管连接。

优选地，相邻电极间的距离为4-8cm。

优选地，当装置包括两组以上阴阳电极组时，相邻电极间的距离相等。

优选地，进水口设置于反应池一侧的下部，出水口设置于反应池另一侧的上部。

本发明还提供一种利用类电芬顿多功能耦合一体化处理船舶压载水的装置处理船舶压载水的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、船舶压载水由进水管直接进入类电芬顿反应器的反应池；

S2、接通电源，开启曝气泵；

S3、在包括一组阴阳电极组的装置中，反应池中的阴阳电极组在电解作用中，铁阳极析出Fe²⁺，水中溶解氧在阴极产生H₂O₂，阳极产生的Fe²⁺与阴极产生的H₂O₂相互发生Fenton反应产生·OH，发挥强氧化作用，同时阳极产生的Fe²⁺和Fe²⁺部分被氧化后形成的Fe³⁺在原水pH条件下形成中间多羟基络合物，产生絮凝作用，将藻类细胞和灭活残体凝聚形成絮凝粒子，并吸附水中的代谢污染物，絮凝粒子同时增加气液接触面积，促进·OH的生成；