一种含持久性表面活性污染物污水的处理方法及处理系统技术方案

本发明专利技术涉及持久性污染物处理技术领域，特别是公开了一种含持久性表面活性污染物污水的处理方法及处理系统。本发明专利技术将物理富集工艺和光化学降解工艺相结合，首先将表面活性剂浓缩到溶气气浮过程所产生的气液混合层中，然后用紫外光源照射气液混合层，对其中富集的持久性表面活性污染物进行充分降解，有效提高了污水中持久性表面活性污染物的去除率，克服了现有方法处理成本高、污染物去除率低的问题。实验结果表明，采用本发明专利技术的污水处理方法和处理系统可以显著提高污水中持久性表面活性污染物的去除效果，使污水中含有的全氟化合物如PFOA、PFOS等快速降解，并实现90％以上的去除率。

【技术实现步骤摘要】
一种含持久性表面活性污染物污水的处理方法及处理系统
本专利技术涉及持久性污染物处理
，更具体地，涉及一种针对含持久性表面活性污染物污水的处理方法及处理系统。
技术介绍
有机表面活性剂是一种在分子结构上同时具有亲水基团和疏水基团的有机化合物，具有降低液体表面张力、起泡、分散、润滑、去污等功能，在日常生活和工业生产中得到了广泛的应用。其中，有一类持久性表面活性剂被认为是不可生物降解的，排放到环境中后会长期存在，并具有一定的生物富集和毒性，对人类健康和生态环境造成危害。这类持久性表面活性剂有全氟烷基羧酸、全氟烷基磺酸和全氟烷基磺酸季铵盐等。目前，对水中持久性表面活性污染物的处理方法可分为两类：一类是通过物理过程分离表面活性污染物，包括吸附、离子交换、膜分离等。虽然相关的物理过程可以从水体中分离和去除持久性表面活性污染物，但要实现污染物的循环利用或完全降解，一般需要后续的深度处理过程；第二类是通过生物、化学等过程降解表面活性污染物，从而去除污水中的表面活性污染物，常用的方法有化学氧化降解、光化学降解等。在这些处理方法中，光化学降解具有操作简单、清洁高效等优点，有望利用阳光作为降解的主要动力，具有很大的发展潜力和应用前景。虽然光化学降解有很多优点，但也存在反应效率低的缺点，限制了其实际应用。效率低的原因之一是光化学反应过程一般遵循准一级动力学。当对水中污染物进行处理时，实际水中的表面活性污染物浓度较低，导致光降解效率较低。为了提高光降解效率，例如提出了基于二氧化钛光催化剂的光催化氧化方法，该方法主要依靠羟基自由基来降解有机物，而羟基自由基不能取代全氟化合物中的氟或加成到全氟化合物中引发全氟化合物分解。此外，中国专利申请CN101524583A提出了一种以宽带隙高导带的半导体材料β-Ga2O3作为光催化剂，在无氧环境中和紫外光照射下，利用光激发产生的电子来还原降解全氟化合物的方法，该方法对全氟化合物的初始浓度没有要求，在任意浓度和pH值条件下均能进行处理，但是全氟辛酸的脱氟率仅为31％，有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种高效处理含持久性表面活性污染物污水的方法，以克服现有方法处理成本高、污染物降解效率低的问题。该方法首先将持久性表面活性污染物浓缩到溶气气浮过程所产生的富含气液界面的气液混合层中，然后利用紫外光源照射气液混合层，对污染物进行光降解处理。本专利技术将物理富集工艺与光化学降解工艺相结合，有效提高了污水中持久性表面活性污染物的去除率。同时，本专利技术还提供一种专用于实施上述污水处理方法的污水处理系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种含持久性表面活性污染物污水的处理方法，包括：通过溶气气浮工艺富集污水中的持久性表面活性污染物，在污水上部形成富含持久性表面活性污染物的气液混合层；对所述气液混合层中的持久性表面活性污染物进行光降解处理。作为一种优选的实施方式，所述持久性表面活性污染物为全氟化合物，包括全氟烷基羧酸类(如全氟辛酸)、全氟烷基磺酸类(如全氟辛基磺酸)、全氟烷基磺酸胺类(如全氟辛基磺酸胺)等。优选地，所述持久性表面活性污染物为全氟辛酸、全氟辛基磺酸和全氟辛基磺酸胺中的一种或几种的混合。作为一种优选的实施方式，所述溶气气浮工艺是通过溶气装置将空气加压溶解进入含有持久性表面活性污染物的污水中，所述污水中溶解的空气在突然释放的情况下(如减压条件下)溶出，形成大量气泡并上浮，并且由于持久性表面活性污染物倾向于分布于气液界面，因而在污水上部形成了富含持久性表面活性污染物的气液混合层。在溶气过程中，所述污水流量控制在5～20L/h，进气量控制在0.5～2.0L/h，溶气装置(如溶气罐)内的压力稳定在0.4～0.55MPa。作为一种优选的实施方式，所述光降解处理过程中，污水的液面高度和气液混合层的高度应保持稳定。例如，所述气液混合层的高度稳定在80～100mm。当污水上部形成了高度稳定的气液混合层后，准备进行光降解处理。作为一种优选的实施方式，所述光降解处理过程中，为保证持久性表面活性污染物充分降解，应控制污水的水力停留时间为60～180min。进一步优选地，所述污水的水力停留时间为150～180min。作为一种优选的实施方式，所述光降解处理是利用紫外光源对气液混合层进行紫外辐照。所述紫外光源为500W的中压汞灯。作为一种优选的实施方式，所述污水在处理前需先进行静置沉淀(如至少24h)和/或过滤去除悬浮颗粒物，保证固体悬浮物浓度(SS)低于300mg/L。一种污水处理系统，包括：至少一溶气装置，至少一降解反应器；所述至少一溶气装置的出水口与所述至少一降解反应器的进水口相连通；所述至少一降解反应器包括污染物降解区，所述污染物降解区内布设有用于降解持久性表面活性污染物的光降解设备。作为一种优选的实施方式，所述污水处理系统在溶气装置的前端还可以包括至少一溶气泵。所述至少一溶气泵与所述至少一溶气装置构成溶气系统。所述至少一溶气泵可以为普通的气液混合泵，其可在输运污水的同时，实现7～12％(v/v)的吸气量。所述溶气泵设有用于进污水的进水口、用于进气体(如空气等非反应性气体)的进气口、用于排出污水和气体的出水/气口。作为一种优选的实施方式，所述至少一溶气装置为一密闭的耐压容器(如溶气罐，耐受压力大于0.5MPa)，可通过提高压力将空气溶解进入污水中。所述至少一溶气装置设有用于进水/气的进水/气口、用于排出溶解过空气的污水的出水口。所述至少一溶气装置的所述进水/气口与所述至少一溶气泵的所述出水/气口相连通。进一步优选地，所述至少一溶气装置的中部设有用于进水/气的进水/气口，其底部设有用于排出溶解过空气的污水的出水口，其顶部还设有用于排出多余空气的排气口。进一步优选地，所述排气口通过排气管道与大气连通，所述排气管道上设有压力控制阀(如排空阀)。作为一种优选的实施方式，所述污染物降解区内布设的用于降解持久性表面活性污染物的光降解设备为紫外光源。进一步优选地，所述紫外光源为一组水平放置的中压汞灯。作为一种优选的实施方式，所述至少一降解反应器从功能上分为两部分：污染物降解区和污水流经区。进一步优选地，所述降解反应器的底部为污水流经区，其上部为污染物降解区。作为一种优选的实施方式，所述至少一降解反应器设有用于进污水的进水口、用于循环污水的回水口和用于排出污水的出水口。所述降解反应器的进水口、回水口和出水口均设置在所述污水流经区。进一步优选地，所述进水口设置在所述降解反应器的底部，所述出水口设置在所述降解反应器的中下部，所述回水口设置在所述污水流经区的顶部；或者，所述进水口和所述出水口均设置在所述降解反应器的底部，所述回水口位于所述污水流经区的顶部。作为一种优选的实施方式，所述至少一降解反应器的所述进水口连接有进水管道，所述回水口连接有回水管道，所述出水口连接有排水管道。所述至少一降解反应器的所述进水口通过进水管道与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含持久性表面活性污染物污水的处理方法，其特征在于：所述处理方法包括：/n通过溶气气浮工艺富集污水中的持久性表面活性污染物，在污水上部形成富含持久性表面活性污染物的气液混合层；/n对所述气液混合层中的持久性表面活性污染物进行光降解处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种含持久性表面活性污染物污水的处理方法，其特征在于：所述处理方法包括：
通过溶气气浮工艺富集污水中的持久性表面活性污染物，在污水上部形成富含持久性表面活性污染物的气液混合层；
对所述气液混合层中的持久性表面活性污染物进行光降解处理。


2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述持久性表面活性污染物为全氟化合物，包括全氟烷基羧酸类、全氟烷基磺酸类、全氟烷基磺酸胺类；优选为全氟辛酸、全氟辛基磺酸和全氟辛基磺酸胺中的一种或几种的混合。


3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述溶气气浮工艺在溶气过程中，所述污水流量控制在5～20L/h，进气量控制在0.5～2.0L/h，溶气装置内的压力稳定在0.4～0.55MPa；和/或，
所述污水在处理前先进行静置沉淀和/或过滤去除固体悬浮颗粒物；优选地，所述污水中固体悬浮物的浓度低于300mg/L。


4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述光降解处理过程中，污水的液面高度和气液混合层的高度保持稳定；优选地，所述气液混合层的高度稳定在80～100mm；和/或，
所述光降解处理过程中，控制污水的水力停留时间为60～180min；优选地，所述污水的水力停留时间为150～180min；和/或，
所述光降解处理是利用紫外光源对气液混合层进行紫外辐照；优选地，所述紫外光源为500W的中压汞灯。


5.一种专用于实施如权利要求1～4中任一项所述的处理方法的污水处理系统，其特征在于：所述污水处理系统包括：
至少一溶气装置，
至少一降解反应器；
所述至少一溶气装置的出水口与所述至少一降解反应器的进水口相连通；
所述至少一降解反应器包括污染物降解区，所述污染物降解区内布设有用于降解持久性表面活性污染物的光降解设备。


6.根据权利要求5所述的污水处理系统，其特征在于：所述污水处理系统在溶气装置的前端还可以包括至少一溶气泵，所述至少一溶气泵与所述至少一溶气装置构成溶气系统；优选地，所述至少一溶气泵为气液混合泵，所述气液混合泵上设有用于进污水的进水口、用于进气体的进气口、用于排出污水和气体的出水/气口。


7.根据权利要求5所述的污水处理系统，其特征在于：所述至少一溶气装置为一密闭的耐压容器，通过提高压力将空气溶解进入污水中；所述至少一溶气装置设有用于进水/气的进水/气口、用于排出溶解过空气的污水的出水口、用于排出多余空气的排气口；所述至少一溶气装置的所述进水/气口与所述至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕先谨，胡红喜，刘超，吕建芳，马致远，刘勇，陈志强，周吉奎，饶金山，吕昊子，
申请(专利权)人：广东省科学院资源综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44