[发明专利]一种三维‑类电芬顿降解萘普生的水处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种用于处理含萘普生的污水的三维-类电芬顿降解萘普生的水处理系统及方法。

背景技术

PPCP(pharmaceuticals and personal care products)即药品和个人护理用品，是一类包括处方类和非处方类医药品、防晒剂、清洁剂、杀菌剂和香料等化学用品在内的污染物的总称，萘普生是PPCPs类污染物中一类非甾体抗炎镇痛类药物，可抑制前列腺素的合成而发挥抗炎镇痛作用，临床上大量使用，以痕量浓度广泛存在，在地表水、地下水、土壤中均能检测到，具有高度水溶性、持久性、生物积累性(有的具有脂溶性)、长距离迁移的特性，能污染饮用水，对生物体有生物毒性。目前，处理污水中的萘普生的方法有生物法、膜处理技术和混凝技术等，但这些方法对萘普生的去除效果都不理想。

高级氧化法产生的强氧化活性物质对大分子有机物具有强氧化作用，有利于处理污水中的萘普生，而三维电极是一种新型的高级氧化方法，其反应区域不再局限于电极的简单几何表面上，而是在整个床层的三维空间表面上进行，近年来有较多的研究。专利CN 102070230A公开了一种三维电极电芬顿去除水中有机物的方法及装置，所述的装置包括反应室和气室，反应室内设置碳材料阴极、铁板阳极和固定床三维粒子电极，碳材料阴极和铁板阳极分别连接电源的两极，通电后，阳极氧化生成铁离子，阴极表面生成过氧化氢，铁离子和过氧化氢构成电芬顿试剂氧化去除废水中的有机物。阳极氧化生成铁离子后，阳极被消耗，一方面，使处理过程中需要不断更换阳极板，成本较高，更换时需要停工，影响上游工艺运行，不能形成连续处理；另一方面，阳极消耗后生成的铁离子会随着污水一起流出，无法继续使用，需要不断消耗阳极产生铁离子，不利于循环利用，增加成本，且铁泥随污水流出后沉淀在污水中形成会形成二次污染，增加处理成本。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种三维-类电芬顿降解萘普生的水处理系统及方法，有效处理污水中的萘普生。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种三维-类电芬顿降解萘普生的水处理系统，包括反应器、供水装置、曝气装置、加药装置和电源，所述供水装置、所述曝气装置和所述加药装置分别连通所述反应器。

所述反应器包括三维-类电芬顿反应区和生物滤料反应区，所述三维-类电芬顿反应区的底部为主电极阳极，顶部为主电极阴极，所述电源的正负极分别电连接所述主电极阳极和所述主电极阴极，所述主电极阳极和所述主电极阴极之间填充粉煤灰基Co/Fe⁰粒子电极，所述主电极阳极、粉煤灰基Co/Fe⁰粒子电极和所述主电极阴极之间构成三维-类电芬顿反应区。

所述生物滤料反应区位于所述三维-类电芬顿反应区的上方，所述生物滤料反应区内填充生物滤料，所述生物滤料反应区和所述三维-类电芬顿反应区之间固定有双层多孔承托板，所述双层多孔承托板位于所述主电极阴极的上方，所述加药装置连通所述双层多孔承托板的两层板之间的空隙，所述生物滤料反应区的上方设置进水口，所述供水装置通过所述进水口连通所述反应器，所述三维-类电芬顿反应区的下方设置出水口。

所述三维-类电芬顿反应区的下方还设置反冲洗进水口，所述生物滤料反应区的顶部设置反冲洗出水口。

本发明提供的水处理系统，可以通过加药装置向反应器中加入一定浓度的过硫酸盐，供水装置中的污水进入反应器后，首先经过生物滤料反应区，微生物作用下降解污水中的小分子有机物，然后经过双层多孔承托板，携带过硫酸盐到达三维-类电芬顿反应区，三维-类电芬顿反应区中的粉煤灰基/Fe⁰粒子电极在电场的作用下被复极化而两端分别带正负电荷，形成一个个微小的电场，增大了反应器内的有效反应面积，粉煤灰基/Fe⁰粒子电极所负载的Fe⁰能有效活化过硫酸盐，生成硫酸根自由基，即：

Fe⁰+2Fe³⁺→3Fe²⁺；

以Fe⁰作为活化剂时，活化过硫酸盐产生的Fe²⁺可再次活化过硫酸盐，使活化效率大大提高，且所生成的Fe³⁺在阴极被还原成Fe²⁺，继续活化过硫酸盐，保证粉煤灰基/Fe⁰粒子电极持久高效催化萘普生。另外，在电场作用下，Fe³⁺得电子生成Fe²⁺继续活化过硫酸盐，即：