[發明專利]一種紫外強氧深度水處理方法及裝置

有效

• 申請號: 201811482188.2
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109626494B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 殷立峰;代云容
• 申請（專利權）人: 殷立峰
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F1/78;C02F9/08
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發明涉及一種紫外強氧深度水處理方法以及一種紫外強氧深度水處理裝置。本發明基于電磁激勵親核界面上初級氧化態活性劑，誘導水中的有機污染物實現限域親電加成，生成有機污染物的活性三重態自由基。進一步，紫外輻射激勵納晶尖峰銳位上中間態氧化態產生強氧化態活性位點和高活性氧團簇，實現對污染物活性三重態自由基的多點位攻擊，并最終實現污廢水中有機污染物的分解礦化。本發明的處理方法和裝置解決了非理想水質導致氧化效率降低的實際問題，特別是AOP技術處理高濃度有機污廢水的低效問題。

技術領域

本發明涉及環境保護行業水處理技術領域，特別涉及基于紫外強氧作用機理的深度水處理裝置及方法。

背景技術

隨著工農業的迅速發展，污廢水的種類和數量迅猛增加，對水體的污染也日趨廣泛和嚴重，污廢水中往往含有大量的有毒物質，造成潛在的環境風險。為了維護人類及自然生態的健康安全，污廢水的處理極為重要。目前，通常采用物理、化學、生物方法處理污廢水，使污廢水凈化，減少污染程度，以至達到污廢水回收、復用的目的，并可充分利用水資源。

污廢水的處理方法包括生物法和物理化學法。生物法是污廢水處理應用中的傳統技術，一般包括好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結合，具體可以細分為活性污泥法、曝氣氧化池、好氧穩定塘、生物轉盤、滴濾池、上流污泥床、厭氧固定化生物反應器、混合反應器及厭氧穩定塘等。生物法適用生活污廢水和毒性較小的工業污廢水的處理，而含高毒性的有機化合物由于可生化性差，難以通過生化法進行處理，則需要物理化學法處理或者借助物理化學法提高污廢水的可生化性以便于后續的生物處理。

物理化學法主要包括物理和化學法兩類，可細分為活性炭吸附、膜分離、絮凝沉淀、化學氧化、化學還原、離子交換、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法。通常對COD為2000～4000mg/L的污廢水有較好的處理效果，COD去除率可達50％～87％。和生物處理相比，物化處理對水質水量波動的影響不敏感，出水水質比較穩定，尤其是對BOD₅/COD比值(B/C比)較低的，可生化性差的污廢水，有較好的處理效果。

高級氧化技術(Advanced Oxidization Process,AOP)是物理化學法的一種，主要用于難降解污廢水的處理和深度處理。對于很多工業行業如化工、印染、煉油、制革產生的高濃高鹽污水，以及農牧業行業產生的大量養殖污廢水，以及污廢物處理行業產生的二次污染廢水，如反滲透濃水、垃圾滲濾液等，其中絕大部分的污染物是生物不可降解的有毒有機污染物，只能用可控制的AOP技術處理。不論是均相的AOP過程(如Fenton、UV/H₂O₂、UV/O₃等)還是異相的AOP反應(如光催化、電催化)，其原理均基于產生強氧化性的羥基自由基對污廢水中的有機污染物進行氧化降解，快速地把有機物礦化為CO₂和水，是目前最為有效的污廢水氧化處理技術。然而，國際上成熟的AOP技術目前大部分只能用到低濃度和較慢的氧化處理，如利用Fe²⁺/Fe³⁺及其復合物催化H₂O₂氧化有機污染物的方法等，或利用UV光激發的TiO₂半導體光催化技術，這些技術在處理含低濃度有機污染物(COD＜1000mg/L)的污廢水時，能夠顯示很好的氧化速率和效率但是，對有些有機污染物，特別當污染物濃度超過1000mg/L時，則效率和氧化速率都非常低，能效迅速降低，而且氧化劑的投加量也將大幅度提升，AOP就成為很不經濟的方法。

經研究發現，造成AOP技術難以處理高濃度有機污廢水的關鍵瓶頸在于：

傳統的AOP水處理技術是基于羥基自由基的氧化過程，而羥基自由基是一種氧化還原能力較強、但壽命短(10^-4～10^-9s)、容易猝滅的活性氧化劑，受到水動力學半徑的限制，其作用距離十分有限，通常僅能在催化劑表面5～20μm的范圍內起到氧化作用；