[發明專利]超聲波聯合光-Fenton氧化修復有機污染地下水的系統及方法

有效

• 申請號: 201410061222.4
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103819034A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 何理;潘海洋;盧宏瑋;張一梅
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F103/06
• 代理公司: 北京麟保德和知識產權代理事務所(普通合伙) 11428
• 代理人: 韓建功

技術領域

本發明屬于有機污染地下水處理技術領域，特別涉及一種超聲波聯合光-Fenton氧化修復有機污染地下水的系統及方法。

背景技術

隨著我國經濟持續高效發展，人類活動地不斷加劇，地下水污染日益嚴重。這不但越來越制約農業生產、工業發展，也影響著人們的身體健康。其中，有機污染是地下水污染的一大類別，它主要以工業廢棄物、殘留農藥、有機廢水、生活垃圾等形式通過各種途徑排放到環境中，進而污染地下水。而且這些有機污染物以其持久性、高毒性、積聚性、流動性為特征，會長期累積，很難通過自然降解過程去除，也會在自然或人為條件下遷移到其他環境中。總之，在水資源日益匱乏的今天，地下水污染急需整治治理。

目前，地下水污染治理的技術和方法有好多種，并日趨成熟。從原理上可大致分為物理、化學、生物三大類，從技術上歸納起來主要有水動力控制法、原位處理法、抽出處理法及物理法。每種單一的方法都有其優點和缺陷，如原位處理加藥法，通過井群系統向受污染水體灌注化學藥劑以達到中和滲濾液或生成沉淀等來凈化受污染的地下水，雖然該法減少了地表處理設施，節省了成本，最大程度地減少了污染物的暴露進而減少了對環境的干擾，但由于化學藥劑的大量使用，增加了對土壤及地下水系統的二次污染。而生物法雖然可以較好地降解有機物，避免二次污染等問題，但其處理周期相對較長，使用條件也較為苛刻，不易于快速修復受污染的地下水。另一方面，雖然各種地下水修復方法日益改進，但就整體而言，還是存在著修復效率低、處理周期長、處理成本高等問題。因此，我們有必要從現有的各種方法中取長補短并引進其他領域的一些可行方法來發明一種聯合修復地下水的新型處理技術。

利用超聲波降解水中的化學污染物，尤其是難降解的有機污染物，是近年來發展起來的一項新型水處理技術。利用超聲波的空化效應、自由基反應、機械剪切力及凝聚作用這些特性在原理上可以很好的處理污水，例如超聲波機械剪切力會使大分子主鏈上的碳鍵斷裂，但是實際中這些超聲波的水處理特點是受到限制的，作用范圍較小，比如空化效應只在超聲源附近較小范圍內產生，其能量利用效率只有15%左右。所以為了能有效利用超聲波而又克服這些限制，提高水處理效率，我們聯用其他方法，在充分發揮超聲波化學效應的同時也使其機械、光學和催化氧化等效應通過其他過程的強化而得到充分發揮，從而產生協同效應提高有機物的降解速率和程度。Fenton試劑法作為一種高級氧化技術（AOPs），受到環境科學領域的廣泛應用，作為污水深度處理尤其是有機物降解方面的應用，越來越受到國內外的廣泛應用。它跟超聲波自由基反應類似，可以產生大量的·OH，有利于有機物的氧化降解，這兩種方法聯合可產生協同效應。光催化屬于高級氧化技術中的一種，利用該方法降解有機物是近年來興起的一門綠色及高效新技術。TiO₂是當今應用最為普遍的光催化劑之一，它的性質穩定、無毒，可將多種有機污染物完全礦化成CO₂、H₂O和無機離子且無二次污染，因此廣泛應用于光催化降解有毒有機污染物，同時利用能量較大的紫外光（λ＜387nm）照射下可以表現出優越的光催化活性。除此之外，超聲波不僅可以強化Fenton試劑的深度處理，還可以對紫外燈光具有一定的清洗功能，增強了光催化氧化的效能，而紫外光催化又可以很好地提高Fenton試劑的氧化效率，即降低了Fe²⁺的用量而提高了H₂O₂的效率。綜上所述，將這幾種方法與目前普遍應用的地下水抽出修復法相結合，可以有效地修復受有機物污染的地下水。

發明內容

本發明的目的在于克服現有地下水修復技術處理效率低的不足，提供一種超聲波聯合光-Fenton氧化修復有機污染地下水的系統及方法，能夠高效、徹底修復地下水中有機污染物。

本發明所述系統采用的技術方案為：

該系統以超聲波聯合光-Fenton氧化反應塔為主體，所述超聲波聯合光-Fenton氧化反應塔的上端設置兩個入口分別與進水管道和回流管道連接，頂部設置氣體出口與集氣管道連接，側壁下端設置兩個入口和一個出口，底部設置出口與排泥管道連接；超聲波聯合光-Fenton氧化反應塔內的中央位置從頂端開始吊裝槳板式攪拌機，在攪拌機的葉片上方設置超聲波發生器，在超聲波聯合光-Fenton氧化反應塔的中部側壁上設置pH-t監測儀，在超聲波聯合光-Fenton氧化反應塔上部兩個入口的上方位置設置紫外光燈；超聲波聯合光-Fenton氧化反應塔的內壁做防腐蝕處理；