一种三维‑类电芬顿处理雌二醇的水处理系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种三维‑类电芬顿处理雌二醇的水处理系统及方法，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电源分别连接所述反应器。所述反应器包括三维‑类电芬顿反应区，所述三维‑类电芬顿反应区填充转炉泥基Co/Fe

【技术实现步骤摘要】
一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统及方法
本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统及方法。
技术介绍
雌二醇是一类雌性激素，属于内分泌干扰物，生活污水中存在的天然雌性激素主要来源于人体和哺郭动物的分泌物，合成雌激素则主要来自于更年期治疗药物等，因此居民区的生活污水和农场的养殖废水是水环境中雌激素的主要来源。其主要毒理效应表现在不仅能够干扰内生激素，还能够模拟激素活性，从而导致各种生态和健康问题，甚至危害人类健康，例如鱼类和其他野生物种雄性生殖系统的异常。目前常规的污水处理厂工艺不能将其有效去除。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雌二醇，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CN102070230A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，影响上游生产，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。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统及方法，有效处理污水中的雌二醇。本专利技术是通过如下技术方案实现的，提供一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统，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-类电芬反应区，所述三维-类电芬反应区内填充转炉泥基Co/Fe0粒子电极，所述三维-类电芬反应区内交叉放置有主电极阳极和主电极阴极，所述电源的正负极分别电连接所述主电极阳极和主电极阴极。本专利技术提供的水处理系统，可以通过加药装置向反应器中加入一定浓度的过硫酸盐，当供水装置中的污水进入反应器后，过硫酸盐和污水混合，污水和过硫酸盐共同到达三维-类点芬顿反应区，三维-类电芬顿反应区中的转炉泥基/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，转炉泥基/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，保证转炉泥基/Fe0粒子电极持久高效催化雌二醇。另外，在电场作用下，Fe3+得电子生成Fe2+继续活化过硫酸盐，即：Fe3++e-→Fe2+；S2O82-+Fe2+→Fe3++SO42-+SO4.-；其中，反应生成的Fe3+还能在阴极还原成Fe2+，实现了Fe2+的重复利用。另外，电场强化活化过硫酸盐：S2O82-+e-→SO42-+SO4.-，电场催化粒子电极基体中的过渡金属产生羟基自由基，在反应区同时存在羟基自由基和硫酸根自由基，雌二醇在两种自由基的共同作用下高效降解。本专利技术将Fe0负载于粒子电极上，不需要消耗阳极产生Fe2+，减少了阳极消耗的成本，并且不需要停工更换阳极，不影响上游工艺运行，减少了停工更换阳极产生的成本，负载于粒子电极上的Fe0与粒子电极形成一个统一的整体，不会随污水流出，持续发挥作用的同时不会对污水造成进一步污染。作为优选，所述转炉泥基Co/Fe0粒子电极由以下重量份数的组分组成：骨料40～50份，成孔剂8～12份，活化剂10～35份，粘合剂20～30份；其中，所述活化剂为Co、Fe0，所述骨料为转炉泥。作为优选，所述转炉泥基Co/Fe0粒子电极的制备方法为：将转炉泥进行充分浸泡、清洗，烘干后冷却至室温，置于磨球机中研磨成粉，使用80目的筛网筛分，得到转炉泥骨料备用；将原料充分混合后滚动成球，然后置于25～35℃的恒温培养箱中培养8～15日，得到转炉泥基Co/Fe0粒子电极。作为优选，所述主电极阳极为PANI/Ti主电极阳极，所述PANI/Ti主电极阳极为负载聚苯胺的多孔钛网；所述主电极阴极为碳纤维。聚苯胺作为一种导电聚合物，负载于多孔钛网表面，能有效提高主电极阳极的抗腐蚀性。所述PANI/Ti主电极阳极的制备方法按照如下步骤进行：S01：将用砂纸打磨后的多孔钛网分别用NaOH溶液在95℃下碱洗1h、用HCl溶液在90℃酸洗1h、用去离子水冲洗，然后在鼓风干燥箱中105℃烘干备用。钛网的表面存在一些氧化物等的杂质，使用砂纸打磨、碱性溶液和酸性溶液分别冲洗，可以有效去除钛材料表面的杂质，使其更好的发挥作用。除了NaOH溶液和HCl溶液外，还可以采用其他的碱性溶液或者酸性溶液来冲洗，但以不使钛网表面钝化，不产生其他杂质，不影响钛网性能为宗旨，例如，不可使用硫酸、硝酸类的酸性溶液来酸洗。S02：将十二烷基磺酸钠、正丁醇以及丙烯酸丁酯与乙醇的混合液加入到去离子水中并磁力搅拌得到微乳液状，将微乳液体的pH值用盐酸调节到1，然后向微乳液中滴加苯胺单体得到均一溶液；其中，丙烯酸丁酯与乙醇的混合液中，丙烯酸丁酯与乙醇的质量比为1:1。S03：在氮气、冰水浴反应条件下，向所述均一溶液中缓慢滴加过硫酸铵溶液，滴加过程持续40min；保持冰水浴、搅拌、氮气保护的条件下，持续反应24h得到聚苯胺悬浮液。S04：将所述聚苯胺悬浮液均匀涂覆在所述步骤S01中得到的多孔钛网表面，105℃烘干2h，如此反复8～12次；最后一次置于马弗炉中300℃焙烧，得到PANI/Ti阳极。作为优选，所述反应器还包括曝气区，所述曝气区位于所述三维-类电芬顿预反应区的下方并连通所述三维-类电芬顿反应区，所述曝气区与所述三维-类电芬顿反应区之间固定有单层多孔承托板，所述曝气装置连通所述曝气区，所述曝气区的底部开设有进水口，所述供水装置通过所述进水口连通所述反应器，所述三维-类电芬顿反应区的上方设置有出水口。进水口位于反应器下部，出水口位于反应器上部，污水自下而上的流经反应区的粒子电极，避免粒子电极被水压实结块，以保证其使用效果。作为优选，所述供水装置包括依次连通的水箱、蠕动泵和进水管，所述进水管连通所述进水口。所述水箱通过蠕动泵和进水管连通反应器，水箱内的污水可以连续的进入反应器进行处理，水箱内的污水还可以进行补充，实现污水的连续处理，使用方便。作为优选，所述曝气装置包括依次连通的空压机、进气管和溶气板，所述溶气板位于所述曝气区内，使整个反应器曝气均匀。作为优选，所述加药装置包括依次连通的加药箱和加药管，所述加药管连通所述进水管。过硫酸盐的添加采用向供水装置的水箱中添加的方式时，可能存在过硫酸盐损失的情况，使过硫酸盐的初始浓度发生改变，直接向反应器中添加则不方便，本专利技术的加药装置将过硫酸盐加入至进水管内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维‑类电芬顿处理雌二醇的水处理系统，其特征在于，包括反应器(4)、供水装置、曝气装置、加药装置和电源(5)，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(4)；所述反应器(4)包括三维‑类电芬反应区，所述三维‑类电芬反应区内填充转炉泥基Co/Fe

【技术特征摘要】
1.一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统，其特征在于，包括反应器(4)、供水装置、曝气装置、加药装置和电源(5)，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(4)；所述反应器(4)包括三维-类电芬反应区，所述三维-类电芬反应区内填充转炉泥基Co/Fe0粒子电极(12)，所述三维-类电芬反应区内交叉放置有主电极阳极(7)和主电极阴极(8)，所述电源(5)的正负极分别电连接所述主电极阳极(7)和主电极阴极(8)。2.根据权利要求1所述的一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统，其特征在于，所述转炉泥基Co/Fe0粒子电极(12)由以下重量份数的组分组成：骨料40～50份，成孔剂8～12份，活化剂10～35份，粘合剂20～30份；其中，所述活化剂为Co、Fe0，所述骨料为转炉泥。3.根据权利要求2所述的一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统，其特征在于，所述转炉泥基Co/Fe0粒子电极(12)的制备方法为：将转炉泥进行充分浸泡、清洗，烘干后冷却至室温，置于磨球机中研磨成粉，使用80目的筛网筛分，得到转炉泥骨料备用；将原料充分混合后滚动成球，然后置于25～35℃的恒温培养箱中培养8～15日，得到转炉泥基Co/Fe0粒子电极(12)。4.根据权利要求3所述的一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统，其特征在于，所述主电极阳极(7)为PANI/Ti主电极阳极，所述PANI/Ti主电极阳极为负载聚苯胺的多孔钛网；所述主电极阴极(8)为碳纤维。5.根据权利要求4所述的一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统，其特征在于，所述反应器还包括曝气区，所述曝气区位于所述三维-类...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪，于衍真，谭娟，索宁，赵友桓，刘玉田，
申请(专利权)人：齐鲁理工学院，
类型：发明
国别省市：山东,37