本發(fā)明屬于水污染治理，具體來說，涉及一種基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高和科技的不斷進(jìn)步，新污染物治理管控工作正在全面推進(jìn)，許多以前被忽視的、濃度低、生物難以降解的新型污染物逐漸進(jìn)入了環(huán)境管理者的視野和管控目標(biāo)范圍中。這些新型污染物包括但不限于污染水中的抗生素殘留以及pfas（全氟和多氟烷基物質(zhì)，per-?and?polyfluoroalkyl?substances）等化合物。這些物質(zhì)雖然濃度不高，卻對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成潛在的長(zhǎng)期危害，因此亟需有效的治理方法。

2、傳統(tǒng)的污水處理方法，如廣泛使用的活性污泥法，在面對(duì)這些新型污染物時(shí)往往顯得力不從心。這些方法難以有效降解這些物質(zhì)以使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致這些污染物持續(xù)排放到環(huán)境中，在環(huán)境中不斷富集，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成持續(xù)的毒害作用，甚至可能干擾生物體的內(nèi)分泌系統(tǒng)，造成更為廣泛和深遠(yuǎn)的影響。電解技術(shù)被認(rèn)為是一種可以有效降解pfas等難降解污染物的潛在方法。這種技術(shù)通過電化學(xué)反應(yīng)來分解污染物，理論上可以將其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于這類新型污染物在污染水中的濃度通常很低，電解過程中往往會(huì)對(duì)水及污染水中的其它化合物進(jìn)行電解，能耗特別高，而對(duì)此類污染物的降解效率很低，處理效果差，難以滿足大規(guī)模污染水處理需求。因此，急需一種處理裝置，可對(duì)新污染物地下水中的新型污染物進(jìn)行快速、高效處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置及方法，可有效去除污染水中的新型污染物。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置，包括生化池和電解池，生化池與電解池連通；生化池的底部設(shè)有進(jìn)水管和曝氣管；所述電解池的相對(duì)兩池壁內(nèi)側(cè)分別設(shè)有電極板，電極板的內(nèi)側(cè)設(shè)有鐵粉層，兩層鐵粉層之間設(shè)有吸附層。

4、作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述吸附層采用導(dǎo)電聚合物、石墨烯及其衍生物、碳納米管、活性炭復(fù)合材料或金屬有機(jī)框架與碳基復(fù)合材料制成。

5、作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括清水池，電解池的進(jìn)水口與生化池連通，出水口與清水池連通；所述清水池內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)組件，旋轉(zhuǎn)組件經(jīng)發(fā)電機(jī)和變換器與蓄電池連接，蓄電池為電極板供電。

6、作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)水口位于電解池的一側(cè)池壁的下部，出水口位于電解池的另一側(cè)池壁的上部。

7、作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述出水口的底面傾斜向下設(shè)置。

8、作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述生化池的頂端覆蓋有太陽(yáng)能組件，太陽(yáng)能組件通過變換器與蓄電池連接。

9、作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述出水口的流通量小于進(jìn)水口的流通量。

10、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理方法，采用第一方面提供的基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置；所述方法包括：

11、步驟10，向生化池中輸入污染水，進(jìn)行曝氣，通過生物降解處理污染水中的有機(jī)污染物，處理后的污染水進(jìn)入電解池中；

12、步驟20，污染水在電解池中由進(jìn)水口流向出水口，鐵粉層和吸附層吸附污染水中的污染物，最后水從出水口流出；

13、步驟30，在出水口處檢測(cè)水中污染物的濃度，如果濃度超過預(yù)設(shè)閾值，則停止向生化池中輸入污染水；電極板通電，對(duì)鐵粉層和吸附層中吸附的污染物進(jìn)行電解；預(yù)設(shè)時(shí)間段后，電極板斷電，向生化池中輸入污染水。

14、作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟30中，進(jìn)行電解時(shí)，鐵粉層和吸附層一方面供給污染物電子，另一方面產(chǎn)生大量的自由基，與吸附在表面的污染物進(jìn)行反應(yīng)；當(dāng)大分子污染物降解成帶陰陽(yáng)不同離子基團(tuán)的小分子時(shí)，分別向兩個(gè)電極板遷移，在遷移過程中，降解后的小分子污染物被鐵粉層進(jìn)一步吸附催化降解。

15、作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括：

16、步驟40，從電解池的出水口流出的水落入清水池中，在從上向下流動(dòng)過程中，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)組件轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，通過變換器將電存儲(chǔ)在蓄電池中；生化池上方的太陽(yáng)能組件吸收太陽(yáng)光照轉(zhuǎn)換為電能，通過變換器將電存儲(chǔ)在蓄電池中。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

18、（1）本發(fā)明提供的基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置及方法，先利用生化池對(duì)污染水中的大部分有機(jī)污染物進(jìn)行生物降解，然后再利用電解池對(duì)污染水中的抗生素、pfas等新型污染物進(jìn)行吸附，有效去除污染水中的新型污染物，并使得新型污染物的濃度在吸附層中濃縮，通過正負(fù)電極通電對(duì)吸附層中的新型污染物進(jìn)行電解，不會(huì)過多電解水和其他污染物，提高電解效率；本發(fā)明先利用生物降解，大大降低污染水中污染物濃度后輸入電解池，可減輕吸附層的處理負(fù)擔(dān)，防止吸附層短時(shí)間飽和，提高處理效率；在電極板與吸附層之間設(shè)置鐵粉層，鐵粉層可吸附新型污染物，提高污染物處理效果，而且，電解時(shí)，鐵粉層不僅供給污染物電子，還產(chǎn)生大量的自由基，與吸附在表面的污染物進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)大分子污染物降解成帶陰陽(yáng)不同離子基團(tuán)的小分子時(shí)，分別向兩個(gè)電極板遷移，在遷移過程中，降解后的小分子污染物被鐵粉層進(jìn)一步吸附催化降解，提高降解效率；對(duì)出水中污染物濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在出水污染物濃度達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，即吸附層即將飽和，電極板通電對(duì)吸附層中的新污染物進(jìn)行電解，預(yù)設(shè)時(shí)間段后，停止通電，保證處理效率的同時(shí)降低能耗。

19、（2）本發(fā)明中的吸附層采用導(dǎo)電材料制成，具有導(dǎo)電功能的吸附層不僅可以吸附污染物，而且電極通電后，一方面導(dǎo)電材料表面供給污染物電子，另一方面導(dǎo)電材料表面產(chǎn)生大量的自由基，與吸附在導(dǎo)電材料表面的污染物進(jìn)行反應(yīng)，大大提高了氧化還原降解的能力，從而降低電解能耗，提高電解效率。

20、（3）本發(fā)明利用從電解池的出水口流出的水落入清水池的過程中，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)組件轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，通過變換器將電存儲(chǔ)在蓄電池中；同時(shí)，利用生化池上方的太陽(yáng)能組件吸收太陽(yáng)光照轉(zhuǎn)換為電能，通過變換器將電存儲(chǔ)在蓄電池中，用于電解時(shí)供電，充分利用新能源，節(jié)約成本。

技術(shù)特征：

1.一種基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置，其特征在于，包括生化池（1）和電解池（2），生化池（1）與電解池（2）連通；生化池（1）的底部設(shè)有進(jìn)水管和曝氣管（9）；所述電解池（2）的相對(duì)兩池壁內(nèi)側(cè)分別設(shè)有電極板（202），電極板（202）的內(nèi)側(cè)設(shè)有鐵粉層（203），兩層鐵粉層（203）之間設(shè)有吸附層（204）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置，其特征在于，所述吸附層（204）采用導(dǎo)電聚合物、石墨烯及其衍生物、碳納米管、活性炭復(fù)合材料或金屬有機(jī)框架與碳基復(fù)合材料制成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置，其特征在于，還包括清水池（3），電解池（2）的進(jìn)水口（201）與生化池（1）連通，出水口（205）與清水池（3）連通；所述清水池（3）內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)組件（4），旋轉(zhuǎn)組件（4）經(jīng)發(fā)電機(jī)（5）和變換器（6）與蓄電池（7）連接，蓄電池（7）為電極板（202）供電。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置，其特征在于，所述進(jìn)水口（201）位于電解池的一側(cè)池壁的下部，出水口（205）位于電解池的另一側(cè)池壁的上部。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置，其特征在于，所述出水口（205）的底面傾斜向下設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置，其特征在于，所述生化池（1）的頂端覆蓋有太陽(yáng)能組件（8），太陽(yáng)能組件（8）通過變換器（6）與蓄電池（7）連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置，其特征在于，所述出水口（205）的流通量小于進(jìn)水口（201）的流通量。

8.一種基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1～7任意一項(xiàng)所述的基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置；所述方法包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理方法，其特征在于，步驟30中，進(jìn)行電解時(shí)，鐵粉層（203）和吸附層（204）一方面供給污染物電子，另一方面產(chǎn)生大量的自由基，與吸附在表面的污染物進(jìn)行反應(yīng)；當(dāng)大分子污染物降解成帶陰陽(yáng)不同離子基團(tuán)的小分子時(shí)，分別向兩個(gè)電極板遷移，在遷移過程中，降解后的小分子污染物被鐵粉層進(jìn)一步吸附催化降解。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于生物-電解技術(shù)的新污染物地下水處理方法，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于生物?電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置及方法，新污染物地下水處理裝置包括生化池和電解池，生化池與電解池連通；生化池的底部設(shè)有進(jìn)水管和曝氣管；所述電解池的相對(duì)兩池壁內(nèi)側(cè)分別設(shè)有電極板，電極板的內(nèi)側(cè)設(shè)有鐵粉層，兩層鐵粉層之間設(shè)有吸附層。本發(fā)明提供的一種基于生物?電解技術(shù)的新污染物地下水處理裝置及方法，可有效去除地下水及污水中的新型污染物。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘道旭,王水,劉偉,朱冰清,蔣林惠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6