CN210505890U - 一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其深度处理单元包括深度处理室、气源总成及催、氧化剂加料总成。深度处理室内设微纳米曝气器、通道管、电化学阴极与阳极、催化剂氧化剂负载层。气源总成与微纳米曝气器连接向其输送氧气或臭氧。催化剂与氧化剂投放总成能够将催化剂和氧化剂投送至催化剂氧化剂负载层中。电化学阳极和阴极分别与电源的正、负极连接。深度处理室内能够实现原位产生双氧水与过硫酸盐体系的耦合，或电催化与臭氧体系的耦合。本实用新型能根据污水类型选择不同的处理系统，在同一系统内实现对不同性质污水的深度处理操作，显著提高净水效果并降低能耗，优化反应装置结构，缩小反应装置的占地面积。

Description

一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，特别涉及一种通过电催化过硫酸盐(PMS)、臭氧来实施污水处理技术。

背景技术

污水深度处理技术是一种逐渐兴起的污染物处理手段。主要包括混凝絮凝技术、化学氧化技术、膜处理技术、吸附技术及对部分单个技术的综合应用，其中化学氧化法为主要的处理环节。

化学氧化法的去污能力主要是利用氧化剂的氧化作用，原理是将污水中的污染物转化为其他物质从而达到将污染物从污水中去除的目的。目前，常用的氧化剂有双氧水、二氧化氯、臭氧等，但是这些氧化剂存在着处理成本高、氧化不彻底及生成消毒副产物等缺陷。相应来说，高级氧化技术的发展趋势越来越好，它是以更强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点的污水深度处理技术。羟基自由基的氧化还原电位为2.8V，臭氧是2.08V，液氯是1.36V，因而羟基自由基具有更高的电位，与有机污染物反应时具有更高的反应速率，而且进行氧化时无选择性，可将水中的有机物彻底转化为CO₂和H₂O。在高级氧化技术的催化剂中，铁氧体的应用逐渐广泛。不同的工艺可以制备出不同结构的铁氧体，常见的有立方相和六方相，不同的结构对应着不同的性能。现在制备成熟且应用广泛的铁氧体主要是CoFe₂O₄、CuFe₂O₄、MnFe₂O₄等，这些铁氧体的共性在于具有强催化性、溶解性低、晶体结构稳定、容易从水中磁性分离等性质。

将氧气与臭氧混合通入反应器中，氧气可以在阴极上原位生成H₂O₂，产生的H₂O₂与臭氧发生反应，将臭氧转化为氧化能力更强的羟自由基(·OH)，可以氧化缺乏多电子组分的“顽固”有机污染物。在电降解过程中，污染物既可以经O₃/·OH发生化学氧化反应而消除，也可以在电极表面发现电化学氧化反应而消除。过硫酸盐高级氧化技术是一种新型水体污染物处理技术，它的技术反应机理是一种类Fenton技术，从目前的研究结果来看它具有良好发展前景。它包含两种类别，一种是过一硫酸盐，另一种过二硫酸盐。过硫酸盐易溶于水生成过硫酸根离子(S₂O₈ ^2-)。它生成的硫酸根离子，常常会在外界的活化作用下生成强氧化性的硫酸根自由基(E＝+2.6V)，常见的活化方法包括光、超声、微波、过渡金属、碱等。将硫酸根自由基(E＝+2.6V)和羟基自由基(E＝+2.8V)进行对比，可以看到生成的它们的氧化电势相近，因而硫酸根自由基具有较强的氧化能力，因此该技术可以氧化目标水体中难降解的目标污染物，将其部分或完全矿化为二氧化碳和无机酸。过硫酸盐活化技术主要广泛应用于国内外土壤中地下水有机污染原位修复。目前还发现在去除有机废水中的有毒有害难生化处理物质，它也有着潜在的应用前景。过渡金属具有不饱和位点，具有与自由基很好地结合的特点，铁作为过渡元素与其它物质可以很好的进行耦合，铁及其氧化物联合过硫酸盐体系进行水中抗生素降解已经取得了一定的成果，是当下研究的热点，非常有研究意义。

实用新型内容

依托于深度氧化技术当前取得的阶段性研究成果，本实用新型的目的在于设计一种能够为深度氧化技术在工业、产业中的应用实施提供支撑的装置，具体地，是一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其可以在常温常压下运行，并且具有高效性和广谱性，有助于进一步提高净水水质。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，包括深度处理单元，该深度处理单元包括深度处理室、气源总成及催化剂与氧化剂加料总成。所述深度处理室内，于进口端处设微纳米曝气器，于出口端处设通道管(三通道管)，于进、出口端之间且由进口朝出口方向依次设铁氧体改性碳布电化学阴极、催化剂氧化剂负载层及碳材料电化学阳极。所述气源总成的输出端与微纳米曝气器连接，至少能够选择地向所述深度处理室内输送氧气或臭氧，且于连通管路上设有止回阀。臭氧或氧气经微纳米曝气器爆出，气液充分混合，并以纳米级气泡到达电化学阴极的底部。所述微纳米曝气器可以选择为盘式曝气器。所述催化剂与氧化剂投放总成能够选择地按比例要求，定时、定量地将催化剂和氧化剂投送至所述催化剂氧化剂负载层中。所述碳材料电化学阳极和所述铁氧体改性碳布电化学阴极分别与电源的正、负极连接。所述深度处理室内能够实现原位产生双氧水与过硫酸盐体系的耦合，或电催化与臭氧体系的耦合。所述碳材料电化学阳极可选为碳纤维布电极或CNTs气体扩散电极或石墨烯气体扩散电极等。催化剂为吸附催化复合体，也可选择磁性铁氧体改性碳材料等具有催化作用的粉末物质。氧化剂可以是高铁酸钾盐或者强氧化性酸等。

本实用新型的部分实施例中，所述气源总成包括气源罐(氧气罐)和与所述气源罐出口连接的气体发生器，所述气体发生器能够对来自所述气源罐的输送气体进行处理而获得臭氧或氧气，所述气体发生器的出口端与微纳米曝气器连接。部分实施例中，所述气体发生器能以空气或者高纯度的氧气作为气源气体，处理生成电催化与臭氧体系耦合需要的臭氧气体，或原位产生双氧水与过硫酸盐体系耦合需要的氧气气体。

本实用新型的部分实施例中，所述催化剂与氧化剂加料总成包括催化剂与氧化剂储备器和催化剂与氧化剂加料器。所述催化剂与氧化剂加料器能够根据反应的不同选择合适的氧化剂和催化剂。部分实施例中，所述催化剂氧化剂负载层为80-120目的不锈钢网。

本实用新型的部分实施例中，所述深度处理室出口端处设置的通道管外端口连接有气体回收管路，该气体回收管路上串联有排气阀和真空泵且所述真空泵的另一端连接在所述气源罐的出口管路上。借助气体回收管路，待气液分离后将未完全反应的臭氧或者氧气经真空泵作用后再次回到气体发生器输入端，实现高效利用。

本实用新型的部分实施例中，所述深度处理室出口端处设置的通道管外端口连接有污水循环管路，该污水循环管路上设有电磁阀，另一端连接至污水罐，且管路上还设有与该电磁阀串联的液体流量计，该液体流量计靠近污水罐。

本实用新型的部分实施例中，所述深度处理室出口端处设置的通道管外端口连接有净水收集管路，该净水收集管路上设有电磁阀，另一端连接至净水储备罐，且管路上还设有与该电磁阀串联的液体流量计，该液体流量计靠近净水储备罐。

所述的气体回收管路、污水循环管路、净水收集管路的入口端并联地设置在所述深度处理室出口端处设置的通道管外端口上，且前端设置有电动阀。所述深度处理室出口端处设置的通道管为三通道管，且该三通道管的三端口端处于所述深度处理室内，单端口端延伸至外部。

本实用新型的部分实施例中，还包括初步处理单元，该初步处理单元包括初级处理池和设置在该初级处理池下游的金属有机框架过滤膜装置。所述初级处理池内，沿污水流动方向依次设置有粗格栅、细格栅、磁性碳材料颗粒层三种过滤结构。所述金属有机框架过滤膜装置的输出端连接至所述深度处理室的污水进口端且于二者管路上设有止回阀，用于防止污水超污水罐方向返流。所述金属有机框架过滤膜装置具体可为过渡金属修饰TiO₂-MOFs膜装置。磁性碳材料颗粒为磁性碳材料原位生长MOFs，优势在于可磁性回收、可同时吸附去除重金属和有机物，吸附量大，可完成初步去除。

本实用新型的部分实施例中，所述深度处理室的污水进口端外延管路上设有电磁阀，该外延管路的端部一侧连接所述金属有机框架过滤膜装置，另一侧连接尾液回收罐，且与所述金属有机框架过滤膜装置之间的管路上串联有止回阀和电磁阀，与尾液回收罐之间的管路上也设有串联的止回阀和电磁阀。

本实用新型的部分实施例中，所述深度处理室的两个电极与连接电源之间的电路上分别设有阳极安全阀和阴极安全阀。连接电源连接到储电装置上，且二者之间设有恒电流计。所述储电装置与风力发电器和/或太阳能板连接，来接收电能以进行储备。

该种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统具有使用简单、气体利用率高、污水处理效率高，出水水质高的优点。能够根据污水原水类型选择不同的水处理系统，在同一反应系统内实现对不同性质污水的深度处理操作，显著提高净水效果并降低能耗，优化反应装置结构，缩小反应装置的占地面积。具体而言，本实用新型具有如下有益效果：

(1)利用污水的物理化性质的不同，通过选择不同的高级氧化体系实现单一工艺或一般工艺难以达到的水质要求，亦可降低水处理成本，具有广阔的市场前景；

(2)对未反应完全的气体进行回收利用，实现气体的高效循环；

(3)电化学阴极和阳极为新型电极材料，可拆卸，清洗方便，电极性能稳定；

(4)可通过氧化体系的不同选择合适的催化剂和氧化剂，亦可选择不同的氧化气体。

附图说明

图1为本实用新型某种实施方式的示意图。

1止回阀，2电磁阀，3电动阀，4电动气阀，5排气阀，6气体流量计，7液体流量计，8水位检测仪，9压力计；

10储电装置，101连接电源，102阳极安全阀，103阴极安全阀，104恒电流计，105风力发电器，106太阳能板；

20初级处理池，201粗格栅，202细格栅，203磁性碳材料颗粒层；

30金属有机框架过滤膜装置，40循环泵；

100深度处理室，1001微纳米曝气盘，1002三通道管，1003铁氧体改性碳布电化学阴极，1004碳材料电化学阳极，1005催化剂氧化剂负载层；

200氧气罐，300气体发生器，3001干燥室，400催化剂与氧化剂储备器，500催化剂与氧化剂加料器，600净水储备罐，700真空泵，800尾液回收罐，900污水罐

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示的一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，整个系统包括污水罐900、尾液回收罐800、反应气体回收管路上设置的真空泵700、净水储备罐600、催化剂与氧化剂加料器500、催化剂与氧化剂储备器400、气体发生器300、氧气罐200及深度处理室100。污水罐900、尾液回收罐800及净水储备罐600上分别设有水位检测仪8、和压力计9。

如图示，污水罐900的排水口管路上设有循环泵40将污水由污水罐900输送至初级处理池20内，污水在初级处理池20内依次经过粗格栅201、细格栅202、磁性碳材料颗粒层203三种过滤结构的处理，去除污水中的可见颗粒物和吸附去除大部分有机物后，输送至金属有机框架过滤膜装置30再除去大部分盐类和有机物。初级处理池20上设有水位检测仪8。为保证污水输送管道的输送动力充沛，在金属有机框架过滤膜装置30下游也设置了一个循环泵40，并在该循环泵40下游设置一个止回阀1，以保证污水只能够从污水罐900向深度处理室100或者尾液回收罐800方向流动。该处止回阀1的下游设置了一个电磁阀，该电磁阀的下游并联地设置与深度处理室100连接的管路和与尾液回收罐800连接的管路，且与深度处理室100连接的管路上设有另外一个电磁阀2来控制深度处理室100污水进口端的开闭，与尾液回收罐800连接的管路上串联地设置有电磁阀2、止回阀1和液体流量计7。

打开与尾液回收罐800连接的管路上设置的电磁阀2后便能够将最终处理的污水输送至尾液回收罐800内，所以正常循环处理过程中该电磁阀是闭合的，该部分管路上设置的止回阀1用于防止尾液由尾液回收罐向外回流到深度处理室100的污水进口端。

所述金属有机框架过滤膜装置30具体可为过渡金属修饰TiO₂-MOFs膜装置。磁性碳材料颗粒为磁性碳材料原位生长MOFs，优势在于可磁性回收、可同时吸附去除重金属和有机物，吸附量大，可完成初步去除。

如图，所述的深度处理室100内部，于进、出口端之间且由进口朝出口方向依次设有微纳米曝气盘1001、铁氧体改性碳布电化学阴极1003、催化剂氧化剂负载层1005、碳材料电化学阳极1004及三通道管1002。所述微纳米曝气盘1001的入口端管路延伸至深度处理室100外与气体发生器300的输出端连接且设置有止回阀1，使得气体只能向深度处理室100内流动。

本专利的微纳米曝气器可以选择为图示的盘式曝气器1001。所述三通道管1002的三端口端处于所述深度处理室100内，单端口端延伸至所述深度处理室100外部，且并联设置有气体回收管路、净水收集管路、污水循环管路。所述碳材料电化学阳极1004可选为碳纤维布电极或CNTs气体扩散电极或石墨烯气体扩散电极等。部分实施例中，所述催化剂氧化剂负载层1005为80-120目的不锈钢网。

使用的催化剂为吸附催化复合体，也可选择磁性铁氧体改性碳材料等具有催化作用的粉末物质。氧化剂可以是高铁酸钾盐或者强氧化性酸等。

所述气体发生器300上设有三个并联管路，该三个并联管路的上游管路连接氧气罐200，下游管路连接到微纳米曝气盘1001的输入端口处设置的止回阀1上游端口。而且，各上游管路上串联设有电磁阀2和气体流量计6，各下游管路上串联设有干燥室3001、电磁阀2和气体流量计6。所述气体发生器300由氧气罐获得氧气后，能够处理生成臭氧或者处理形成高纯度的氧气，而选择地向所述深度处理室100内输送符合要求的氧气或者臭氧。输送到的臭氧或氧气经微纳米曝气盘1001爆出而与污水实现气液充分混合，最终以纳米级气泡的形态到达铁氧体改性碳布电化学阴极1003的底部。优选地，也可以根据应用环境选择氯气等作为消毒剂。

如图，对应于所述深度处理室100中部，设有外部管路连通至所述催化剂氧化剂负载层1005。该外部管路上自上游至下游依次设置有催化剂与氧化剂储备器400、催化剂与氧化剂加料器500和一个电磁阀2，该电磁阀2能够控制该外部管路相对深度处理室100是闭合还是连通状态，即控制着向催化剂氧化剂负载层1005输送催化剂和氧化剂的管路的开启。因为被处理的污水其成分各种各样，所以会在催化剂与氧化剂储备器400内盛装多种催化剂和氧化剂，通过检测待处理污水的类型、污染物构成、BOD值、COD值、pH值、盐度等各种物理化学性质，确定合适的降解工艺，判断是否需要用到氧化剂和催化剂，及具体要选择的催化剂和氧化剂种类，来控制催化剂与氧化剂加料器500的动作。该催化剂与氧化剂加料器500能够被选择控制地按比例要求，定时、定量地将催化剂和氧化剂投送至所述催化剂氧化剂负载层中。

所述碳材料电化学阳极1004和所述铁氧体改性碳布电化学阴极1003分别与连接电源101的正、负极连接。两电极连接额电力系统可为常规电力系统，也可如图示，连接电源101连接到储电装置10上，且二者之间设有恒电流计104。所述储电装置10与风力发电器105和太阳能板106连接，来接收电能以进行储备。两个电极与连接电源101之间的电路上分别设有阳极安全阀102和阴极安全阀103，二者与连接电源101另一侧设置的恒电流计104共同保证了阴阳极的安全和恒定的工作电流。使得电极处在最优的工作范围内。

所述深度处理室100内能够实现原位产生双氧水与过硫酸盐(PMS)体系的耦合，或电催化与臭氧体系的耦合。该两种体系反应的具体原理如下。

双氧水/PMS体系：

O₂+2H⁺+2e-→H₂O₂，

Mⁿ+H₂O₂→Mⁿ⁺¹+OH^-+·OH

Mⁿ⁺¹+H₂O₂→Mⁿ+H⁺+·O₂H

电催化与臭氧体系：

O₃+OH^-→HO₂ ^-+O₂，

O₂+2H⁺+2e^-→H₂O₂，

H₂O₂+2O₃→·OH+3O₂，

·O₃ ^-+H₂O→·OH+O₂+OH^-，

·OH+污水→小分子+H₂O。

确定合适的降解工艺。

本实用新型的工作原理是：首先将待处理污水输送至初级处理池20，经过粗格栅201、细格栅201和磁性碳材料颗粒层203处理后，被送到金属有机框架过滤膜装置30中除去大部分盐类和有机物。接下来打开深度处理室100污水入口端处的电磁阀2，将需要深度处理的污水送入深度处理室100内，同时打开并联设置的三条输气管路中最上方管路上的阀门或中间管路上的阀门而向深度处理室100内送入臭氧或氧气。

送入的臭氧经微纳米曝气盘1001爆出而与污水实现气液充分混合，最终以纳米级气泡的形态到达铁氧体改性碳布电化学阴极1003的底部。待污水充满深度处理室100时，打开与两电极连接的电源，催化臭氧产生羟基自由基，对待处理溶液进行深度处理；

同样，送入的氧气经微纳米曝气盘1001爆出而与污水实现气液充分混合，最终以纳米级气泡的形态到达铁氧体改性碳布电化学阴极1003的底部。待污水充满深度处理室100时，打开与两电极连接的电源，原位产生双氧水，同时将催化剂氧化剂负载层1005移入到铁氧体改性碳布电化学阴极1003与碳材料电化学阳极1004之间，加入铁氧体催化剂与PMS氧化剂共同形成氧化体系，通过产生的超氧自由基、硫酸根自由基和羟基自由基共同对溶液进行深度净化。

图示气源为氧气罐200，其输出管路上设置电动气阀4。部分实施例中，所述气体发生器300还能以空气作为气源气体，处理生成电催化与臭氧体系耦合需要的臭氧气体，或原位产生双氧水与过硫酸盐体系耦合需要的氧气气体。

如图，所述深度处理室100出口端处设置的三通道管102外端口并联地连接了气体回收管路、净水收集管路和污水循环管路。其中，该气体回收管路上串联有排气阀5和真空泵700，及设在二者间的气体流量计6。所述真空泵700的另一端连接在所述氧气罐200的出口管路上。借助气体回收管路，待气液分离后将未完全反应的臭氧或者氧气经真空泵作用后再次回到气体发生器输入端，实现高效利用。该净水收集管路上设有电磁阀2，电磁阀的另一端连接净水储备罐600，且管路上还设有与该电磁阀串联的液体流量计7，该液体流量计7靠近净水储备罐600。该污水循环管路上设有电磁阀2，另一端连接至污水罐900，且管路上还设有与该电磁阀串联的液体流量计7，该液体流量计靠近污水罐900。所述的气体回收管路、污水循环管路、净水收集管路的入口端并联地设置在所述深度处理室100出口端处设置的三通道管102外端口上，且前端设置有电动阀3。

达到净化要求后，可打开净水收集管路上的电磁阀进行收集。打开气体回收管路上的排气阀5将未反应的气体回收，实现气体的循环利用。若净水要求未达到，可打开污水循环管路上的电磁阀，进行二次及更多次的降解处理。

将待处理污水输送至初级处理池20，经过粗格栅201、细格栅201和磁性碳材料颗粒层203处理后，被送到金属有机框架过滤膜装置30中除去大部分盐类和有机物。而后打开深度处理室100污水入口端的电磁阀2，将污水送入深度处理室100内处理。下面结合附图1对本专利方案作进一步说明。下文所指“气体输送管路”即设于气体发生器上的上、中、下三排并联管路。

其一，对于电催化与臭氧体系耦合：

臭氧来源于气体发生器300。打开氧气罐200的电动气阀4，并依次打开图示中处于最上部的气体输送管路上的电磁阀、气体流量计、干燥室、电磁阀和气体流量计(设置顺序为自上游至下游)，使得产生的臭氧进入到深度处理室100。同时打开连接在微纳米曝气盘1001入口端处的(单相)止回阀1，通入的臭氧经过微纳米曝气盘1001进入到铁氧体改性碳布电化学阴极1003的底部。催化剂氧化剂负载层1005处于铁氧体改性碳布电化学阴极和碳材料电化学阳极1004之间。待污水液体充满深度处理室100时，开启连接电源101，通过铁氧体改性碳布电化学阴极1003和碳材料电化学阳极1004原位产生双氧水，在铁氧体等的催化作用下，与臭氧发生链式反应产生羟基自由基，对待处理溶液进行深度处理。

其二，对于双氧水与PMS体系耦合：

氧气来源于氧气罐200。打开氧气罐200的电动气阀4，并依次打开图示中处于最中部的气体输送管路上的电磁阀、气体流量计、干燥室、电磁阀和气体流量计(设置顺序为自上游至下游)，使得氧气进入到深度处理室100。同时打开连接在微纳米曝气盘1001入口端处的(单相)止回阀1使得处理后的纯净氧气进入到微纳米曝气盘1001中后爆出，进入到铁氧体改性碳布电化学阴极1003的底部。通过催化剂与氧化剂加料器500(或称催化剂与氧化剂(自动)投放器)加入铁氧体催化剂与PMS氧化剂共同形成氧化体系。打开连接电源101，通过铁氧体改性碳布电化学阴极1003和碳材料电化学阳极1004原位产生双氧水，在铁氧体等的催化作用下，与PMS发生反应，催化产生超氧自由基、硫酸根自由基和羟基自由基共同对溶液进行深度净化。

其三，对于为反应应用掉的尾气，可依次打开气体回收管路(图示中，处于催化剂与氧化剂加料器500相邻上方的管路)上的排气阀5、气体流量计6和真空泵700，以及图示中处于最下部的气体输送管路上的电磁阀、气体流量计、干燥室、电磁阀和气体流量计(设置顺序为自上游至下游)，同时还打开连接在微纳米曝气盘1001入口端处的(单相)止回阀1使得处理后的纯净氧气或者臭氧进入到微纳米曝气盘1001中。对于回收的气体也可用作氧气源来产生臭氧。

污水达到净化要求后，可打开三通道管1002及与净水储备罐600连接管路上的电磁阀和液体计量器来收集处理得到的净水并存储在净水储备罐600中，通过净水储备罐600上的压力计9和水位监测仪8进行监控。若污水的净化未达到要求，可打开深度处理室100出口端与污水罐900某入口间管路上的电磁阀和液体计量器，进行二次、甚至更多次的降解处理。若部分尾水未处理完全，也可通过尾液回收管路进行回收，依次打开深度处理室100污水入口端与尾液回收罐800之间管路上的电磁阀、电磁阀、止回阀和液体流量计进行回收，并计算流量，进入到尾液回收罐800后，通过水位监测仪8和压力计9进行监控。

上述实施方式仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其特征在于：包括深度处理单元，该深度处理单元包括深度处理室、气源总成及催化剂与氧化剂加料总成；

所述深度处理室内，于进口端处设微纳米曝气器，于出口端处设通道管，于进、出口端之间且由进口朝出口方向依次设铁氧体改性碳布电化学阴极、催化剂氧化剂负载层及碳材料电化学阳极；所述碳材料电化学阳极和所述铁氧体改性碳布电化学阴极分别与电源的正、负极连接；

所述气源总成的输出端与微纳米曝气器连接，至少能够选择地向所述深度处理室内输送氧气或臭氧，且于连通管路上设有止回阀；所述催化剂与氧化剂投放总成能够选择地按比例要求，定时、定量地将催化剂和氧化剂投送至所述催化剂氧化剂负载层中；所述深度处理室内能够实现原位产生双氧水与过硫酸盐体系的耦合，或电催化与臭氧体系的耦合。

2.根据权利要求1所述的一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其特征在于：所述碳材料电化学阳极为碳纤维布电极或CNTs气体扩散电极或石墨烯气体扩散电极。

3.根据权利要求1所述的一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其特征在于：所述微纳米曝气器可以选择为盘式曝气器。

4.根据权利要求1所述的一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其特征在于：所述催化剂氧化剂负载层为80-120目的不锈钢网。

5.根据权利要求1所述的一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其特征在于：所述气源总成包括气源罐和与所述气源罐出口连接的气体发生器；所述气体发生器能够对来自所述气源罐的输送气体进行处理而获得臭氧或氧气；所述气体发生器的出口端与所述微纳米曝气器连接。

6.根据权利要求1所述的一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其特征在于：所述催化剂与氧化剂加料总成包括催化剂与氧化剂储备器和催化剂与氧化剂加料器；所述催化剂与氧化剂加料器能够根据反应要求的不同选择相应的氧化剂和催化剂。

7.根据权利要求5所述的一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其特征在于：所述深度处理室出口端处设置的通道管外端口连接有气体回收管路，该气体回收管路上串联有排气阀和真空泵且所述真空泵的另一端连接在所述气源罐的出口管路上。

8.根据权利要求1所述的一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其特征在于：所述深度处理室出口端处设置的通道管外端口连接有污水循环管路，该污水循环管路上设有电磁阀，另一端连接至污水罐。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其特征在于：还包括初步处理单元，该初步处理单元包括初级处理池和设置在该初级处理池下游的金属有机框架过滤膜装置；

所述初级处理池内，沿污水流动方向依次设置有粗格栅、细格栅、磁性碳材料颗粒层三种过滤结构；所述金属有机框架过滤膜装置的输出端连接至所述深度处理室的污水进口端且于二者间的管路上设有止回阀。

10.根据权利要求9所述的一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其特征在于：所述金属有机框架过滤膜装置为过渡金属修饰TiO₂-MOFs膜装置；磁性碳材料颗粒为磁性碳材料原位生长MOFs。

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