公布日：2024.12.17

申請(qǐng)日：2024.09.29

分類號(hào)：C02F1/32(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I;C02F1/70(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N

摘要

本發(fā)明提供一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機(jī)廢水的方法及應(yīng)用，將有機(jī)廢水置于雙波長(zhǎng)真空紫外線照射下，采用惰性氣體和含氧氣體循環(huán)階段性輸入的曝氣方式，并在切換為惰性氣體時(shí)輔助無(wú)機(jī)亞硫酸鹽添加，調(diào)控體系內(nèi)活性物種生成以及循環(huán)轉(zhuǎn)化，分別對(duì)有機(jī)廢水中單/多元組分賦存的有機(jī)污染物及其在處理過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進(jìn)行可控多次深度降解。通過簡(jiǎn)單的氣氛環(huán)境反復(fù)切換，有效構(gòu)建可控性還原-氧化互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)提升降解率、礦化率和脫鹵率的多重目標(biāo)，有效解決了副產(chǎn)物二次污染難題。

權(quán)利要求書

1.一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟：將有機(jī)廢水置于雙波長(zhǎng)真空紫外線照射下，采用惰性氣體和含氧氣體循環(huán)階段性輸入的曝氣方式，并在切換為惰性氣體時(shí)輔助無(wú)機(jī)亞硫酸鹽添加，調(diào)控體系內(nèi)活性物種生成以及循環(huán)轉(zhuǎn)化，對(duì)有機(jī)廢水中單/多元組分賦存的有機(jī)污染物及其在處理過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進(jìn)行可控多次深度降解。

2.如權(quán)利要求1所述一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于：曝惰性氣體前添加亞硫酸鹽的量與廢水中有機(jī)物含量的摩爾比為10～50:1。

3.如權(quán)利要求1所述一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于：紫外線光源激發(fā)同時(shí)釋放雙波段紫外光。

4.如權(quán)利要求1所述一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于：惰性氣體和含氧氣體采用分階段序批循環(huán)式輸入降解體系。

5.如權(quán)利要求4所述一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于：每階段惰性氣體和含氧氣體曝氣形式為連續(xù)式，相鄰各階段之間的曝氣形式為間歇式。

6.如權(quán)利要求5所述一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于：相鄰各階段之間的曝氣間隔為0～10min。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述有機(jī)廢水處理方法在單/多元有機(jī)污染廢水處理中的應(yīng)用，廢水中的單/多元有機(jī)污染物為藥物類分子、鹵代有機(jī)物類、芳香烴類化合物或環(huán)狀有機(jī)化合物中的任意一種或多種。

8.如權(quán)利要求7所述應(yīng)用，其特征在于：可用于處理pH值范圍為2.0～12.0的有機(jī)廢水。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機(jī)廢水的方法及應(yīng)用，在不額外添加催化劑的前提下，通過簡(jiǎn)單的氣氛環(huán)境反復(fù)切換，有效調(diào)控還原類型活性物種和氧化類型活性物種有序性循環(huán)生成，構(gòu)建可控性還原-氧化互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)提升降解率、礦化率和脫鹵率的多重目標(biāo)，有效解決了副產(chǎn)物二次污染難題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明第一個(gè)目的在于提供一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟：將有機(jī)廢水置于雙波長(zhǎng)真空紫外線照射下，采用惰性氣體和含氧氣體循環(huán)階段性輸入的曝氣方式，并在切換為惰性氣體時(shí)輔助無(wú)機(jī)亞硫酸鹽添加，調(diào)控體系內(nèi)活性物種生成以及循環(huán)轉(zhuǎn)化，對(duì)有機(jī)廢水中單/多元組分賦存的有機(jī)污染物及其在處理過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進(jìn)行可控多次深度降解。

進(jìn)一步的，曝惰性氣體前添加亞硫酸鹽的量與廢水中有機(jī)物含量的摩爾比為10～50:1。

進(jìn)一步的，所述紫外線采用真空紫外汞燈作為光源，光照形式為中心輻照式。

進(jìn)一步的，紫外線光源激發(fā)同時(shí)釋放雙波段紫外光。

進(jìn)一步的，惰性氣體和含氧氣體采用分階段序批循環(huán)式輸入降解體系，每階段惰性氣體和含氧氣體曝氣時(shí)長(zhǎng)比例根據(jù)有機(jī)物的組分和含量調(diào)控。

進(jìn)一步的，每階段惰性氣體和含氧氣體曝氣時(shí)長(zhǎng)比例為1～9:1～9。

進(jìn)一步的，每階段惰性氣體和含氧氣體曝氣形式為連續(xù)式，相鄰各階段之間的曝氣形式為間歇式。

進(jìn)一步的，相鄰各階段之間的曝氣間隔為0～10min。

進(jìn)一步的，所述惰性氣體選用氮?dú)饣驓鍤庵械囊环N，所述含氧氣體選用空氣或氧氣。

選用氧氣進(jìn)行曝氣的處理效果比選用空氣的處理效果好。

進(jìn)一步的，曝氣時(shí)采用曝氣系統(tǒng)，所述曝氣系統(tǒng)包括浸沒在廢水中的曝氣通路，所述曝氣通路兩端分別連接曝氣裝置和三通閥，所述三通閥與曝氣通路之間設(shè)置有光化學(xué)反應(yīng)器，所述三通閥的另外兩端分別連接含氧氣體和惰性氣體。

進(jìn)一步的，所述曝氣裝置浸沒在廢水中。

進(jìn)一步的，所述亞硫酸鹽包括但不限于亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鉀。

本發(fā)明第二個(gè)目的在于提供一種上述有機(jī)廢水處理方法在單/多元新型有機(jī)污染物處理中的應(yīng)用，廢水中的單/多元新型有機(jī)污染物為藥物類分子、鹵代有機(jī)物類、芳香烴類化合物或環(huán)狀有機(jī)化合物中的任意一種或多種。

進(jìn)一步的，可用于處理pH值范圍為2.0～12.0的有機(jī)廢水。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

本發(fā)明用光子能量更強(qiáng)的雙波長(zhǎng)真空紫外光源(VUV)替代傳統(tǒng)單波長(zhǎng)UV-C紫外光源對(duì)亞硫酸根離子進(jìn)行活化。該體系基于雙波長(zhǎng)紫外光同時(shí)光解水及激發(fā)亞硫酸根離子的特質(zhì)，可以在還原階段生成水合電子、氫自由基等還原類型活性物種，在氧化階段基于還原體系中活性物種的轉(zhuǎn)化，生成硫酸根自由基、羥基自由基、超氧自由基等多種具有一定強(qiáng)氧化性的活性物種，可控性、抗干擾能力強(qiáng)，構(gòu)建的可控還原—氧化協(xié)同降解體系使得有機(jī)廢水中單/多元新型有機(jī)污染物在復(fù)雜水環(huán)境條件下也可以得到徹底去除。

本發(fā)明方法能耗低，不額外引入有機(jī)催化劑，反應(yīng)條件溫和，活性物種生成和轉(zhuǎn)化可控，只需采用價(jià)廉易得的亞硫酸鹽和能耗較低的低壓雙波長(zhǎng)真空紫外汞燈光源，即可獲得針對(duì)有機(jī)廢水中新型大分子有機(jī)污染物的高去除率和高脫鹵率，且能實(shí)現(xiàn)中間產(chǎn)物多次轉(zhuǎn)化，提高出水可生化性，有效抑制降解產(chǎn)物毒性升高對(duì)受納水體的負(fù)面影響，并可拓展應(yīng)用于其他種類復(fù)合難降解有機(jī)物污染體系的深度凈化。

本發(fā)明可在pH值2.0～12.0較寬的pH條件下有較好的降解效果，解決了現(xiàn)有技術(shù)中廢水處理對(duì)pH要求較高的現(xiàn)狀，尤其是解決了在酸性條件下降解效果差的問題。

（發(fā)明人：陳厚樣;于興玥）