[发明专利]一种基于能耗（EE/O）计算紫外高级氧化工艺氧化剂最佳投加浓度的方法

说明书

本发明属于环境工程水处理领域，具体涉及一种基于能耗(EE/O)计算紫外高级氧化工艺氧化剂最佳投加浓度的方法。主要包括：两个用于计算紫外高级氧化工艺氧化剂最佳投加浓度(基于能耗)的简单公式。本发明为工程应用中基于紫外的高级氧化工艺氧化剂投加浓度的优化提供一种简单的计算方法，并为基于紫外的高级氧化工艺在工程上的推广应用提供理论指导。

技术领域

本发明属于光催化降解有机微污染物领域，具体涉及一种基于能耗(EE/O)计算紫外高级氧化工艺氧化剂最佳投加浓度的方法。

背景技术

药物类污染物、嗅味物质、内分泌干扰物、消毒副产物、藻毒素等有机微污染物对饮用水水质的威胁已受到广泛。这些有机微污染物不仅对水生态产生严重影响，而且严重危害了人类的健康。基于紫外的高级氧化工艺(UV-based AOPs)因其可以有效的去除水中的有机污染物而受到广泛关注。

UV-based AOPs通常使用化学氧化剂，如过氧化氢(H₂O₂)、游离氯(FAC)、过氧二硫酸盐(PDS)、一氯胺(NH₂Cl)等，结合紫外线照射，产生高活性的自由基可以有效的削减水中的污染物。能耗的优化是基于紫外的高级氧化工艺在水处理领域的一个重要课题，其中EE/O(kWh·L^-1)值是UV-based AOPs在工程应用中最常用的评价指标。在工程应用中，EE/O通常根据氧化剂投加剂量和电能消耗剂量两者共同进行优化，以最小的运行成本达到处理目标。然而，由于缺乏对工艺优化的理论研究，UV-based AOPs在工程上的应用一般都是针对水厂要求逐一进行优化，这就限制了其在工程上的大范围推广应用。

综上所述，亟需一种简单高效的方法来基于能耗(EE/O)对工程应用中紫外高级氧化工艺的氧化剂投加浓度进行优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于能耗(EE/O)计算紫外高级氧化工艺氧化剂最佳投加浓度方法，推导得到一个公式，为工程应用中基于紫外的高级氧化工艺氧化剂投加浓度的优化提供一种简单的计算方法，并为UV-based AOPs在工程上的推广应用提供理论指导。

本发明为解决现有技术中提出的技术问题提出的第一个技术方案是：提供一种基于能耗(EE/O)计算紫外高级氧化工艺氧化剂最佳投加浓度方法，包括以下步骤：

在工程应用中，EE/O一般由两部分组成：氧化剂的消耗量(EE/O_Oxidant)和电能的消耗(EE/O_UV)：

其中，P(kWh·s^-1)是紫外灯的能量输入，t(s)是反应时间，V(L)是反应体积，C_i和C_f(M)分别是污染物的初始和最终的浓度，C_oxidant(mM)氧化剂的投加浓度；α(kWh·mmol^-1)是氧化剂转化为能耗的转化系数。

1.首先以只产生·OH作为单一PRS的UV/H₂O₂为例，基于EE/O推导得到一个计算UV/H₂O₂最佳氧化剂投加浓度的公式：

UV/H₂O₂对水中污染物的去除效果由体系中·OH的稳态浓度决定([·OH]_ss)：

体系中[·OH]_ss由自由基的产生速率(Generation Rate，G.R.)与自由基的消耗速率(ScavengingEffect，S.E.)共同决定，在工程应用中UV/H₂O₂体系中[·OH]_ss可以表达为：