[發明專利]弱旋流氣泡分離器及微納米氣泡強化有機污染廢水處理系統與方法

在審

• 申請號: 202310663125.1
• 申請日: 2023-06-06
• 公開（公告）號: CN116589074A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 黃淵;楊晨;李輝;相明輝;劉春江;王一唯;陳依然;劉佳歡
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;C02F1/72;C02F1/20;B01D19/00;B01D19/02;C02F101/32
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種弱旋流氣泡分離器及其有機污染廢水處理系統與方法，包括在弱旋流氣泡分離器中產生宏量體相微納米氣泡，大量的微納米氣泡在調控的pH和離子強度環境下收縮湮滅，產生大量羥基自由基，強化有機污染物降解；在弱旋流分離器中未收縮湮滅的微米級以上氣泡與納米氣泡分離，微米氣泡返回泵前與補充氣體混合，再增壓溶解；降解后的納米氣泡水進入旋流脫氣器，旋流脫氣器溢流出口氣液混合物進入氣液分離器，凈化氣由氣液分離器氣相出口排出，從氣液分離器液相出口排出的凈化水與旋流脫氣器底流凈化水混合后排放。本發明將旋流分離技術與微納米氣泡調控技術相結合，強化納米氣泡產生羥基自由基的能力，達到加強有機污染廢水治理效果。

技術領域

本發明屬于環境保護中的水污染控制及水資源利用領域，涉及一種弱旋流氣泡分離器及弱旋流篩分微納米氣泡強化有機污染廢水處理系統與方法。

背景技術

當前，難降解有機廢水主要采用高級氧化技術進行處理，微納米氣泡氧化技術與傳統高級氧化技術(如芬頓氧化)相比，具有物耗低、二次污染少等優勢，但是微納米氣泡氧化技術也存在氧化效率低的問題，增強微納米氣泡傳質及強化微納米氣泡產生羥基自由基是微納米氣泡氧化技術發展的主要趨勢。

微納米氣泡是直徑小于50微米的氣泡，它具有在水中的停留時間長、比表面積大、表面帶電、傳質效率高、可以在沒有動態刺激的條件下，通過收縮湮滅產生羥基自由基等特點，微納米氣泡在收縮湮滅瞬間產生羥基自由基，可降解水中有機污染物。此外，微納米氣泡的高傳質效率使氧化性氣體對廢水進行初步的降解，因而，被視為清潔低碳的污染治理技術。

微納米氣泡粒徑對其產生羥基自由基的濃度有著重要影響，大于50微米的氣泡通常膨脹至最終破裂，但氣泡直徑在10～50微米的氣泡通常趨向于收縮形成納米氣泡，納米氣泡進而不斷收縮最終湮滅產生羥基自由基，因此，溶液中高濃度的直徑小于50微米的微米氣泡及納米氣泡有利于微納米氣泡產生更多的羥基自由基。同時，溶液pH也會影響微納米氣泡產生羥基自由基的濃度，王婉婷等在Water,Air,Soil?Pollution發表文章證明了pH對空氣或氧氣微納米氣泡產生羥基自由基對污染物去除的影響，在低pH或高pH的條件下，能促進微納米氣泡對污染物的降解。劉云思等在Environmental?Science:WaterResearch

Technology發表文章證明了高pH條件下能夠促進臭氧微納米氣泡對污染物的降解。此外，王婉婷等在Water,Air,Soil?Pollution發表文章證明了離子強度對微納米氣泡產生羥基自由基的影響，發現向微納米氣泡水中加入NaCl后，檢測出的熒光強度為不加NaCl的八倍以上?；谝陨辖Y論，通過增加微納米氣泡中納米氣泡所占的比例及調控溶液中的pH和離子強度可以提高微納米氣泡產生羥基自由基的濃度，強化微納米氣泡對有機廢水的處理效果。

中國發明專利申請公開說明書CN201310426769.5公開的一種利用微米氣泡去除印染廢水中特征污染物的方法，通過加入零價納米金屬催化劑，催化空氣微米氣泡產生大量羥基自由基，但使用零價納米金屬催化劑雖然能夠促進羥基自由基的產生，但增加了成本和操作難度；專利文獻CN201910181589.2公開了一種臭氧微納米氣泡地下水氨氮污染原位修復系統及方法，用溴化鈉作為催化劑，使溴化鈉與臭氧微納米氣泡水一起注入地下，分解氨氮污染物，而溴化鈉并不是一種環保的催化劑，會對地下水造成二次污染；中國發明專利申請公開說明書CN202110909440.9公開了一種微納米氣泡高溫類芬頓水處理工藝及其設備，用過高溫和微納米氣泡產生羥基自由基來活化芬頓反應對廢水進行處理，但高溫會增加能耗，同時這種方法會增加藥劑的使用量和鐵泥的產生。

綜上，針對微納米氣泡氧化技術存在氣泡收縮湮滅產生羥基自由基不可控、催化氧化成本高、產生二次污染等問題，本發明提出一種強化微納米氣泡收縮湮滅產生羥基自由基氧化降解有機廢水處理方法及裝置。

發明內容