本發明涉及水處理，具體是一種鹵代副產物的減控系統及減控方法。

背景技術：

1、陽極氧化技術作為一項去除水中有機污染物的高級水處理技術，其依靠污染物與電極之間的直接電子轉移過程以及在電極表面生成的活性物種(如電解水生成的羥基自由基、電解氯生成的活性氯)介導的間接氧化過程實現污染物的有效降解，然而，由于實際污水通常是一個復雜的體系，其中包含有鹵素離子，主要為氯離子，使得反應過程中往往伴隨著有毒的鹵代副產物的生成。雖然氯離子能夠通過在陽極表面轉化成活性氯而促進有機污染物的去除，但是這一過程也可能會生成比母體化合物毒性更強的氯代有機污染物；而且活性氯還可在陽極表面進一步氧化轉化為有毒的無機氯代副產物(主要為氯酸根和高氯酸根)。從理論上講，降低穿流式陽極的操作電位能夠有效地減少氯代副產物的生成，甚至當穿透陽極電位控制在析氯電位以下時，能夠屏蔽氯離子參與到陽極氧化反應，從而完全避免氯代副產物的生成(如申請號為cn202410682951.5的專利文件公開了一種電化學污水處理裝置及方法)。

2、然而，降低穿流式陽極的操作電位將不可避免降低穿流式陽極羥基自由基的生成量，大大降低了穿流式陽極氧化系統對污水的處理效率，尤其對于一些高電離電勢污染物(如阿特拉津、苯乙酸、硝基苯)，同樣難以有效提升對此類污染水體的處理效果。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種鹵代副產物的減控系統及減控方法，能夠在低電位條件下有效去除水中污染物，并能夠減控鹵代副產物的生成，通過將穿流式陽極氧化過程與依靠內源分子氧驅動的穿流式陰極電芬頓反應過程相結合，構建了一種連續穿流模式的耦合電化學水處理系統，實現了低電位條件下水中污染物的高效去除，提高了污水的處理效率，尤其是對于高電離電勢污染物的去除效果更好。

2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、第一方面，提供了一種鹵代副產物的減控系統，包括電化學反應單元、進水單元、出水單元和分子氧補償單元，所述電化學反應單元用于發生陰極電芬頓反應，并還原電子轉移過程中產生的鹵代副產物；所述進水單元用于向電化學反應單元不間斷供應液體水，所述進水單元的出水口密封連接所述電化學反應單元的進水口；所述出水單元用于收集所述電化學反應單元排出的水體，所述出水單元的進水口密封連接所述電化學反應單元的出水口；所述分子氧補償單元用于補償所述電化學反應單元中逃逸的氧分子。

4、作為本發明進一步的方案：所述電化學反應單元包括封閉式電化學反應池和直流穩壓電源，封閉式電化學反應池的內部安裝有穿透陰極板和穿透陽極板；

5、封閉式電化學反應池的兩個相對側面分別連通有第一導流管和第二導流管；

6、穿透陰極板的側面固定有第二接線柱，第二接線柱連接直流穩壓電源的負極，穿透陽極板的側面固定有第一接線柱，第一接線柱連接直流穩壓電源的正極；

7、直流穩壓電源的電流密度為5ma/cm2～20ma/cm2，封閉式電化學反應池內的水流通量為50l/m2/min～500l/m2/min。

8、作為本發明進一步的方案：所述穿透陰極板和穿透陽極板相對平行設置，穿透陰極板和穿透陽極板的間距為0.2cm～5cm，穿透陰極板垂直第一導流管的水體導流方向，穿透陰極板和穿透陽極板均包括電極板以及固定在電極板側面的絕緣框，穿透陰極板和穿透陽極板分別通過絕緣框與封閉式電化學反應池的內壁固定。

9、作為本發明進一步的方案：兩塊所述穿透陰極板的側面貫穿有多個第一穿孔，穿透陽極板的側面貫穿有多個第二穿孔，第一穿孔的孔徑大于第二穿孔的孔徑，第一穿孔和第二穿孔均用于引導水流穿過穿透陰極板和穿透陽極板；

10、穿透陽極板的材料為sno2-sb-t?i、ruo2-t?i、β-pbo2-t?i、t?i4o7、ruo2-i?ro2-ti、sno2-bi-t?i、bdd中的一種；

11、穿透陰極板1的材料為b/n(硼/氮)共摻雜高純碳氈、b/n(硼/氮)共摻雜碳納米管、石墨烯材料堆砌的濾膜、硫摻雜fe2o3、co3o4、cu2o中的一種。

12、作為本發明進一步的方案：所述第二接線柱和第一接線柱與封閉式電化學反應池的連接處均安裝有密封法蘭，密封法蘭由絕緣材質制成；

13、第二接線柱和第一接線柱上分別安裝有一個連接開關，兩個連接開關分別用于控制第二接線柱和第一接線柱與直流穩壓電源電連接通路的通斷，便于提升封閉式電化學反應池中電化學反應的啟動效率。

14、作為本發明進一步的方案：所述進水單元包括第一管道和進水池，第一管道的兩端分別連通進水池與第二導流管。

15、作為本發明進一步的方案：所述出水單元包括第二管道、測量結構和出水池，測量結構用于測量第二管道中水體的壓力和流量，第二管道的兩端分別連通出水池與第一導流管，提升泵安裝在第一管道和/或第二管道的中間處，水流方向由穿透陽極板流向穿透陰極板。

16、作為本發明進一步的方案：所述測量結構包括水壓表和流量計，水壓表和流量計分別貫穿安裝在第二管道的表面。

17、作為本發明進一步的方案：所述系統還包括分子氧補償單元，所述分子氧補償單元用于補償所述電化學反應單元中逃逸的氧分子，所述分子氧補償單元包括補償管道，補償管道的一端貫穿封閉式電化學反應池的內部并位于穿透陰極板和穿透陽極板之間；

18、補償管道的一端連接轉運瓶，轉運瓶的頂部貫穿連接氣管，氣管的表面安裝有第一單向閥，所述補償管道與轉運瓶的連接處安裝有第二單向閥，供氧瓶的頂部安裝有氣壓表。

19、第二方面，還提供了一種減控方法，應用于如上述方案所述的鹵代副產物的減控系統，所述方法包括：

20、將待處理污水導入封閉式電化學反應池的內部；

21、閉合位于第一接線柱和第二接線柱上的連接開關，將穿透陰極板和穿透陽極板分別接通直流穩壓電源的負極與正極；

22、接通提升泵的電源，將進水池中的水體通入至封閉式電化學反應池，同時第二管道將處理后的水體通入出水池中；

23、反應一定時長后，對穿透陰極板和穿透陽極板斷電。

24、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

25、1、本發明通過耦合穿流式陽極氧化過程以及依靠內源分子氧驅動穿流式陰極電芬頓反應，能夠在處理系統運行過程中穿透陽極電解水生成的內源氧，并使內源氧隨水流傳輸到穿透陰極，通過電芬頓反應過程轉化為羥基自由基，彌補了穿透陽極因電位降低導致自由基生成不足的缺點，使整個系統在低電位下實現高自由基產量。

26、2、本發明通過采用低電位條件，能夠大幅減弱污水中鹵素離子與電極之間的反應過程，有效抑制活性鹵的生成和進一步轉化，從而顯著降低無機和有機鹵代副產物的生成。

27、3、本發明的穿流式陰極不僅能發生電芬頓過程，還能電還原鹵代副產物，通過使穿透陽極生成的鹵代副產物在穿透陰極被還原，從而進一步削減反應系統鹵代副產物的生成，實現低電位條件下水中污染物的高效去除以及鹵代副產物減量控制。

28、4、本發明能夠在低電位條件下有效去除水中污染物，消耗的電能較少，并能夠減控鹵代副產物的生成，通過將穿流式陽極氧化過程與依靠內源分子氧驅動的穿流式陰極電芬頓反應過程相結合，構建了一種連續穿流模式的耦合電化學水處理系統，實現了低電位條件下水中污染物的高效去除，提高了污水的處理效率，尤其是對于高電離電勢污染物的去除效果更好，本發明的穿流式陰極反應過程兼具電還原鹵代副產物的功能，有效實現了水處理過程中鹵代副產物生成減量控制。