一种基于过氧化钙类芬顿强化技术去除污染底泥难降解有机物的方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种基于过氧化钙类芬顿强化技术去除污染底泥难降解有机物的方法及应用。本发明专利技术在基于投加过氧化钙的基础上添加一定比例的Fe

【技术实现步骤摘要】
一种基于过氧化钙类芬顿强化技术去除污染底泥难降解有机物的方法及应用
本专利技术属于环境治理
，提供了一种基于过氧化钙类芬顿强化技术去除污染底泥难降解有机物的方法及应用，尤其涉及化学-CaO2类芬顿氧化法去除黑臭河道底泥难降解有机物的应用。
技术介绍
底泥作为河流生态系统的重要组成分，不仅是污染物主聚集库，而且也是河流污染物循环的中间节。其状况将会直接影响到上覆水质、生境环质量和水态系统健康。当水域受到污染后，进入体的物可以通过吸附、沉淀、络合等物理化学作用附着于泥沙上，在厌氧环境下会逐渐“发黑、臭”，变为黑臭底泥，造成底泥污染。同时，底泥又可与上覆水之间不断进行着物质和能量，交换在一定条件下底泥中的污染物可能会释放重新进入上覆水，是严影响水质状况的内源污染。因此，污染底泥治理是水体污染综合整治的重要组成部分。目前，治理水体底泥污染的技术从原理上大致可分为物理法、化学法和生物法三大类。物理方法包括底泥疏浚、人工曝气、底泥覆盖；化学法包括底泥化学氧化、底泥固化/稳定化等；生物法包括微生物强化技术、植物修复技术、生物-生态技术以及生态修复技术等。近年来，底泥污染的原位化学氧化修复技术(In-situchemicaloxidation)因其可高效降解有毒有害污染物的特点而日益受到广泛关注。此技术的实现可通过投加过氧化物与催化剂组成类芬顿体系，生成强氧化的羟基自由基，能与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏，最终实现氧化分解。CaO2作为一种通用并安全的氧化剂，在潮湿的空气或水中可缓慢释放氧，投加CaO2可有效改善水体缺氧环境，是现阶段河道底泥治理应用最广泛的药剂之一。同时CaO2-类芬顿体系可弥补H2O2-芬顿氧化法药剂利用率低，成本高等缺点。在基于投加CaO2的基础上添加Fe2+-有机螯合剂进行催化形成的类芬顿体系可强化底泥中难降解有机物的去除，最终实现污染河道底泥和上覆水的净化。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的问题，本专利技术提供了黑臭河道污染底泥中难降解有机物的去处采用强化过氧化钙类芬顿方法。由于CaO2在潮湿的空气或水中可缓慢释放氧气和双氧水，是现阶段河道底泥治理应用最广泛的药剂之一，但由于CaO2不具有较强的氧化性，只能从表观上将黑臭底泥氧化为土黄色，无法去除底泥中残留的难降解有机物(PAH、TPH等)，为底泥二次污染留下隐患。本专利技术在基于投加过氧化钙的基础上添加一定比例的Fe2+和金属螯合剂草酸形成类芬顿体系，产生具有强氧化能力的HO·和O2-·自由基，强化底泥中残留的难降解有机物的去除。本专利技术综合验证了CaO2类芬顿氧化技术的作用，分析了反应时间、药剂投加比例、pH和温度等参数对污染底泥难降解有机物去除效果的影响，并进行参数优化，得到最优的降解有机物的方法。具体地，本专利技术目的旨在提供一种基强化过氧化钙类芬顿去除污染底泥难降解有机物的方法，包括：通过在污染底泥中投加一定比例的CaO2/Fe2+/有机螯合剂形成类芬顿体系，以达到去除底泥中难降解有机物的效果。作为本专利技术的一种优选技术方案，有机螯合剂选自：草酸、柠檬酸、抗坏血酸、EDTA。优选有机螯合剂为草酸。相对于其他有机螯合剂，不仅成本低，而且降解效果优异。作为本专利技术的一种优选技术方案，芬顿体系药剂的摩尔比优选为CaO2/Fe2+/有机螯合剂投加比例为：6:2:1，CaO2/底泥沉积物的重量比优选为：0.05:1。通过大量的实验研究发现，该配比为最优的处理配比。具体优势为实际应用操作简单，对单位面积底泥难降解有机物去除效率高且持续时间长。CaO2价廉易得，对环境友好，便于储存、运输和使用。降解过程中催化剂稳定，利用率高，用量合理，不产生二次污染。作为本专利技术的一种优选技术方案，优选pH为6～7左右。通过大量的实验研究发现，该配比为最优的pH环境。作为本专利技术的一种优选技术方案，强化处理的反应时间为24h。通过大量的实验研究发现，该配比为最优的反应时间。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述投加为采用注射方式投加。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述处理过程的温度为10-40℃，优选40℃。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述有机物包括PAHs、TPH。本专利技术中应用的CaO2类芬顿体系是在传统芬顿体系的基础上提出的。传统芬顿氧化法是在pH＝2～5条件下，以Fe2+为催化剂，用H2O2进行化学氧化的废水处理方法。将Fe2+/H2O2组成的体系，称为芬顿试剂。反应机理为Fe2+和Fe3+与H2O2反应，生成强氧化性的羟基自由，在水溶液中实现对难降解有机物的氧化分解。传统芬顿试剂对使用环境的pH条件要求苛刻，给实际应用带来诸多不便，而且催化剂用量大，易造成二次污染，同时H2O2价格昂贵，有与水反应迅速的特点，易造成药剂浪费，导致技术成本高。因此，在实际中通常将芬顿法与其他技术联用，将其作为预处理或深度处理以降低成本。基于H2O2不稳定性而提出的CaO2的类芬顿体系可以提高芬顿试剂的氧化活性，减少Fe2+的二次污染。CaO2是一种环境友好型氧化剂，在水中有缓释H2O2和氧气的作用，反应方程式如(1)和(2)所示，避免因药剂与水反应迅速而造成的浪费，稳定且持续的产生羟基自由基，强化污染的降解效果。基于CaO2的类芬顿技术不仅弥补了芬顿氧化法中直接利用H2O2的缺点，同时还可以持续向水体供养，改善底泥的厌氧环境，缓解底泥发黑发臭的现象。而且固态CaO2的热稳定性优于H2O2，价格低廉，更加便于储存、运输和使用。CaO2+2H2O＝Ca(OH)2+H2O2(1)2CaO2+2H2O＝2Ca(OH)2+O2↑(2)另外，投加有机螯合剂(草酸)与Fe2+进行联合催化可拓宽CaO2类芬顿体系的pH应用范围，在中性pH下也能顺利进行反应，提高了实际河道底泥中的催化剂利用率和难降解有机物去除率。有机螯合剂(草酸)可有效抑制铁离子水解，改善溶解态铁离子稳定性，提高催化剂在污泥中的迁移能力，保证水中持续产生具有强氧化性的羟基自由基，增强底泥修复效果，减轻上覆水的污染程度。本专利技术与现有技术相比，具有以下的特点和效果：Ⅰ强化CaO2类芬顿氧化技术药剂的投加方式，综合采用注射、喷洒或搅拌实现污染物去除效能优化，并基于投加CaO2的基础上添加Fe2+和有机螯合剂形成类芬顿体系强化底泥中难降解有物的去除，从根本上实现污染河道底泥的净化。Ⅱ通过模拟实验证了CaO2类芬顿技术在液相和固(底泥)中去除难降解有机物(TPH和PAHs)的可行性，研究了技术影响因素，并进行参数优化。Ⅲ本专利技术实际应用操作简单，pH适用范围广，单位面积底泥难降解有机物去除效率高。Ⅳ本专利技术所用药剂价廉易得，环境友好，便于储存、运输和使用。降解过程中催化剂稳定，利用率高，用量合理，不产生二次污染。附图说明图1为本专利技术涉及的使用强化CaO2类芬顿技术对底泥有机物降解过程示意图。具体实施方式下面结合具体的实例对本专利技术作进一步详细说明，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于过氧化钙类芬顿强化技术去除污染底泥难降解有机物的方法，其特征在于：通过在污染底泥中投加一定比例的CaO

【技术特征摘要】
1.一种基于过氧化钙类芬顿强化技术去除污染底泥难降解有机物的方法，其特征在于：通过在污染底泥中投加一定比例的CaO2/Fe2+/有机螯合剂形成类芬顿体系，以达到去除底泥中难降解有机物的效果。


2.根据权利要求1所述的一种基于过氧化钙类芬顿强化技术去除污染底泥难降解有机物的方法，其特征在于：有机螯合剂选自：草酸、柠檬酸、抗坏血酸、EDTA，优选草酸。


3.根据权利要求1所述的一种基于过氧化钙类芬顿强化技术去除污染底泥难降解有机物的方法，其特征在于：有机螯合剂为草酸。


4.根据权利要求1所述的一种基于过氧化钙类芬顿强化技术去除污染底泥难降解有机物的方法，其特征在于：CaO2/Fe2+/有机螯合剂的摩尔比优选为：6:2:1；其中CaO2/底泥沉积物(w/w)投加比例为0.05:1。

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏杰，董文艺，王锋，李文婷，吴紫荆，赵玥，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44