[发明专利]一种高级还原预处理-生化耦合技术处理难降解废水的方法及系统

说明书

本发明提供了一种高级还原预处理‑生化耦合技术处理难降解废水的方法及系统，包括：采用来水水质分析装置对难降解工业(园区)废水中污染物结构特征及其对生物处理影响阈值研究；搭建高级还原反应器，探索最佳反应条件和共存污染物的影响，确定目标污染物降解机制；采用生物降解装置进行生物降解。与现有技术相比，本发明凭借高级还原技术产生的强还原性自由基(e_aq^‑、SO₃^·‑、H·等)能够去除常规工艺无法处理的污染物质，尤其在污染物选择性脱氯、脱氟方面潜力巨大，既减轻了生物毒性，又可给后续生物处理提供碳源，由此给污水处理带来了新方法、新思路。在与生物技术耦合后，利用紫外高级还原技术进行预处理，从而提高废水的可生化性、降低毒性，使得生物处理去除效果和矿化效果更佳。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种高级还原预处理-生化耦合技术处理难降解废水的方法及系统。

背景技术

针对难降解工业(园区)废水，现有的高级氧化技术存在高能耗、脱卤效果差、无选择性地将所有有机物矿化等问题；单纯的生化处理存在处理低负荷、生物抑制性有机物干扰、低温硝化二级生化处理系统污泥活性低、沉降性能差与高污泥浓度难维持等技术难题。

早在上个世纪就有很多学者研究还原性自由基，而且紫外光(UV)相关污水处理技术也很早便得到广泛关注。但是，直到最近8年才真正将紫外光与还原剂相结合产生自由基的技术应用于污染物降解的研究，从而提出高级还原技术(ARP)的概念。

2012年，Li等首次发表了关于UV活化亚硫酸根高效还原一氯乙酸的报道，并解释了降解机理。不久，Vellanki等通过应用几种活化方法(紫外线，超声波，电子束和微波)和还原剂(连二亚硫酸盐，亚硫酸盐，亚铁和硫化物)的组合在三个pH水平(2.4、7.0和11.2)来降解四种目标污染物(高氯酸盐，硝酸盐，全氟辛酸和2,4二氯苯酚)，进行批筛选实验，以鉴定有效的ARP。结果显示低压汞蒸气灯产生的紫外线结合亚硫酸盐的组合是最有效的ARP。

ARP一经提出便引起广泛关注。经过短短几年时间，不论在难降解的氯代有机物(一氯乙酸、二氯乙酸、双氯芬酸)、氟代有机物(全氟辛酸、全氟烷基醚羧酸、含氯多氟醚磺酸盐)、无机污染物(高氯酸盐、硝酸盐)，还是新型污染物(阿替洛尔)等方面，都取得了一定的进展。

另一方面，一些研究人员并不满足传统亚硫酸盐/紫外体系所需的厌氧环境、适宜pH值及无过多干扰物质带来的局限性。他们通过改进还原剂、调整光的波长、改变溶解氧浓度等方法，获得更大的量子产率或新自由基，以克服传统均相高级还原体系弊端，开发出全新还原体系。Yu等利用亚硫酸盐还原消耗活性碘物质，抑制其对水合电子的捕获，从而提出了碘离子/紫外光/亚硫酸盐体系；Gu等先后提出了苯酚/紫外光体系和对苯醌/紫外光体系，并证明了水合电子的产生，从而说明利用水中天然酚类物质或含有醌类基团的天然有机物提供还原性自由基是可能的；Yang等研究证实了二氧化碳自由基阴离子作为空穴猝灭剂甲酸盐的产物，可参与污染物还原降解；Goez等提出了通过完全由绿光(532nm)驱动的均相催化循环可持续生产水合电子的第一个例子；Seid等研究发现在不除氧的亚硫酸盐/紫外体系中，氧化性SO₄^·–和还原性水合电子可共同作用，使雷尼替丁失活，同时减少氯化副产物N-亚硝基二甲胺的生成。但这些体系，相对于传统亚硫酸盐/紫外体系研究甚少，仍需进一步探究其特性和应用前景。