本發(fā)明屬于有機廢水處理，具體涉及一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機廢水的方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、藥物或化工產(chǎn)品等在生產(chǎn)和運輸?shù)冗^程中會產(chǎn)生大量的有機廢水，其中含有的有機物分子殘留及其代謝產(chǎn)物的成分較為復(fù)雜，通常包含藥物類分子(抗生素類等)、鹵代有機物類、芳香烴類化合物以及環(huán)狀有機化合物等有機污染物。這些物質(zhì)在水環(huán)境中的持續(xù)輸入并累積，會對水生生物產(chǎn)生較高的慢性生態(tài)毒性，對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)存在不可逆的負(fù)面風(fēng)險。然而因其分子量大、有機物結(jié)構(gòu)復(fù)雜和難生物降解的特殊性而導(dǎo)致常規(guī)水處理工藝難以對其有效去除。尤其值得關(guān)注地，多種新型有機污染物組分共存組成的復(fù)合污染體系會大幅度增強對水生生物的毒性作用，增加污染物環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化行為的復(fù)雜性及深度治理的困難程度。因此，如何實現(xiàn)單/多元難降解新型有機污染物組分共存條件下復(fù)合污染的高效處理是強化新污染物末端治理能力的關(guān)鍵難題之一。

2、傳統(tǒng)的高級氧化/還原工藝通過光/電/熱等活化手段與不同種類氧化/還原劑相結(jié)合產(chǎn)生強氧化/還原能力的活性物種高效分解水體中的目標(biāo)有機污染物。其中，生成的具有高氧化電位的活性物種，可與有機污染物分子之間發(fā)生羥基取代、電子轉(zhuǎn)移等一系列氧化反應(yīng)，強化有機污染物的開環(huán)解構(gòu)，降低其芳香性，使有機污染物得到充分的降解或礦化；而生成的具有高還原電位的活性物種則以電負(fù)性強的鹵素原子為中心，直接進攻碳鹵鍵，使之?dāng)嗔厌尫披u素離子，從而實現(xiàn)還原脫鹵。

3、然而有關(guān)活性物種主導(dǎo)抗生素降解技術(shù)的研究主要針對生成單一類型(氧化或還原)活性物種的探索，雖然從某種程度上可將一元污染物部分結(jié)構(gòu)破壞，但從完全降解的角度考慮仍具有一定的局限性；且在無催化劑添加的體系中對于不同種類活性物種生成及轉(zhuǎn)化過程缺乏可控性，使得活性物種很難最大程度的發(fā)揮自身的氧化/還原性能，影響污染物的處理效果。與此同時，針對的目標(biāo)污染物應(yīng)用環(huán)境單一，集中于在純水環(huán)境中對單一有機污染物以及氧化價態(tài)相對較高的無機物的降解能力上，對復(fù)雜有機污染物組分共存的有機廢水污染體系的深度治理難以提供精確可信指導(dǎo)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、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)，實現(xiàn)同時提升降解率、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。

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

3、本發(fā)明第一個目的在于提供一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機廢水的方法，包括以下步驟：將有機廢水置于雙波長真空紫外線照射下，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輔助無機亞硫酸鹽添加，調(diào)控體系內(nèi)活性物種生成以及循環(huán)轉(zhuǎn)化，對有機廢水中單/多元組分賦存的有機污染物及其在處理過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進行可控多次深度降解。

4、進一步的，曝惰性氣體前添加亞硫酸鹽的量與廢水中有機物含量的摩爾比為10～50:1。

5、進一步的，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。

6、進一步的，紫外線光源激發(fā)同時釋放雙波段紫外光。

7、進一步的，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長比例根據(jù)有機物的組分和含量調(diào)控。

8、進一步的，每階段惰性氣體和含氧氣體曝氣時長比例為1～9:1～9。

9、進一步的，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。

10、進一步的，相鄰各階段之間的曝氣間隔為0～10min。

11、進一步的，所述惰性氣體選用氮氣或氬氣中的一種，所述含氧氣體選用空氣或氧氣。

12、選用氧氣進行曝氣的處理效果比選用空氣的處理效果好。

13、進一步的，曝氣時采用曝氣系統(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。

14、進一步的，所述曝氣裝置浸沒在廢水中。

15、進一步的，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。

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

17、進一步的，可用于處理ph值范圍為2.0～12.0的有機廢水。

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

19、本發(fā)明用光子能量更強的雙波長真空紫外光源(vuv)替代傳統(tǒng)單波長uv-c紫外光源對亞硫酸根離子進行活化。該體系基于雙波長紫外光同時光解水及激發(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氧化性的活性物種，可控性、抗干擾能力強，構(gòu)建的可控還原—氧化協(xié)同降解體系使得有機廢水中單/多元新型有機污染物在復(fù)雜水環(huán)境條件下也可以得到徹底去除。

20、本發(fā)明方法能耗低，不額外引入有機催化劑，反應(yīng)條件溫和，活性物種生成和轉(zhuǎn)化可控，只需采用價廉易得的亞硫酸鹽和能耗較低的低壓雙波長真空紫外汞燈光源，即可獲得針對有機廢水中新型大分子有機污染物的高去除率和高脫鹵率，且能實現(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)合難降解有機物污染體系的深度凈化。

21、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。

22、上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實施方式。

技術(shù)特征：

1.一種基于還原-氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟：將有機廢水置于雙波長真空紫外線照射下，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輔助無機亞硫酸鹽添加，調(diào)控體系內(nèi)活性物種生成以及循環(huán)轉(zhuǎn)化，對有機廢水中單/多元組分賦存的有機污染物及其在處理過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進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)深度處理有機廢水的方法，其特征在于：紫外線光源激發(fā)同時釋放雙波段紫外光。

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中任一項所述有機廢水處理方法在單/多元有機污染廢水處理中的應(yīng)用，廢水中的單/多元有機污染物為藥物類分子、鹵代有機物類、芳香烴類化合物或環(huán)狀有機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的有機廢水。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于還原?氧化反應(yīng)互轉(zhuǎn)循環(huán)深度處理有機廢水的方法及應(yīng)用，將有機廢水置于雙波長真空紫外線照射下，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輔助無機亞硫酸鹽添加，調(diào)控體系內(nèi)活性物種生成以及循環(huán)轉(zhuǎn)化，分別對有機廢水中單/多元組分賦存的有機污染物及其在處理過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進行可控多次深度降解。通過簡單的氣氛環(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)，實現(xiàn)同時提升降解率、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。

技術(shù)研發(fā)人員：陳厚樣,于興玥
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19