公布日：2024.12.17

申請日：2024.09.29

分類號：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

本發明提供一種基于還原-氧化反應互轉循環深度處理有機廢水的方法及應用，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，調控體系內活性物種生成以及循環轉化，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生的中間產物進行可控多次深度降解。通過簡單的氣氛環境反復切換，有效構建可控性還原-氧化互轉循環深度處理技術，實現同時提升降解率、礦化率和脫鹵率的多重目標，有效解決了副產物二次污染難題。

權利要求書

1.一種基于還原-氧化反應互轉循環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，調控體系內活性物種生成以及循環轉化，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生的中間產物進行可控多次深度降解。

2.如權利要求1所述一種基于還原-氧化反應互轉循環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.如權利要求1所述一種基于還原-氧化反應互轉循環深度處理有機廢水的方法，其特征在于：紫外線光源激發同時釋放雙波段紫外光。

4.如權利要求1所述一種基于還原-氧化反應互轉循環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式輸入降解體系。

5.如權利要求4所述一種基于還原-氧化反應互轉循環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式，相鄰各階段之間的曝氣形式為間歇式。

6.如權利要求5所述一種基于還原-氧化反應互轉循環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。

7.一種根據權利要求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狀有機化合物中的任意一種或多種。

8.如權利要求7所述應用，其特征在于：可用于處理pH值范圍為2.0～12.0的有機廢水。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供一種基于還原-氧化反應互轉循環深度處理有機廢水的方法及應用，在不額外添加催化劑的前提下，通過簡單的氣氛環境反復切換，有效調控還原類型活性物種和氧化類型活性物種有序性循環生成，構建可控性還原-氧化互轉循環深度處理技術，實現同時提升降解率、礦化率和脫鹵率的多重目標，有效解決了副產物二次污染難題。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案實現的：

本發明第一個目的在于提供一種基于還原-氧化反應互轉循環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，調控體系內活性物種生成以及循環轉化，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生的中間產物進行可控多次深度降解。

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。

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。

進一步的，紫外線光源激發同時釋放雙波段紫外光。

進一步的，惰性氣體和含氧氣體采用分階段序批循環式輸入降解體系，每階段惰性氣體和含氧氣體曝氣時長比例根據有機物的組分和含量調控。

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。

進一步的，每階段惰性氣體和含氧氣體曝氣形式為連續式，相鄰各階段之間的曝氣形式為間歇式。

進一步的，相鄰各階段之間的曝氣間隔為0～10min。

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。

選用氧氣進行曝氣的處理效果比選用空氣的處理效果好。

進一步的，曝氣時采用曝氣系統，所述曝氣系統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置有光化學反應器，所述三通閥的另外兩端分別連接含氧氣體和惰性氣體。

進一步的，所述曝氣裝置浸沒在廢水中。

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。

本發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狀有機化合物中的任意一種或多種。

進一步的，可用于處理pH值范圍為2.0～12.0的有機廢水。

與現有技術相比，本發明的有益技術效果在于：

本發明用光子能量更強的雙波長真空紫外光源(VUV)替代傳統單波長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亞硫酸根離子的特質，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，構建的可控還原—氧化協同降解體系使得有機廢水中單/多元新型有機污染物在復雜水環境條件下也可以得到徹底去除。

本發明方法能耗低，不額外引入有機催化劑，反應條件溫和，活性物種生成和轉化可控，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，且能實現中間產物多次轉化，提高出水可生化性，有效抑制降解產物毒性升高對受納水體的負面影響，并可拓展應用于其他種類復合難降解有機物污染體系的深度凈化。

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

（發明人：陳厚樣;于興玥）