[发明专利]一种基于初级自由基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，具体涉及一种基于初级自由基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：一个用于计算紫外高级氧化工艺氧化剂最佳投加浓度的简单公式。本发明推导得到的简单公式可以为水处理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，为工程应用中紫外高级氧化工艺的优化和挑选提供理论参考。

技术领域

本发明属于环境工程水处理领域，具体涉及一种基于初级自由基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

基于紫外的高级氧化工艺(UV-basedAOPs)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)、过氧乙酸(PAA)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。

UV-based AOPs对水中污染物的去除效果由体系中主要自由基(primaryreactive species， PRS)的稳态浓度决定([PRS]_ss)，而体系中自由基的稳态浓度由自由基的产生速率与自由基的消耗速率共同决定，提高氧化剂的浓度可以增大自由基的产生速率，但是氧化剂本身可以与自由基发生反应，进而消耗产生的自由基，所以随着氧化剂浓度的增大，体系中自由基的稳态浓度一般是先上升后下降。对于某一特定的UV-based AOP而言，产生最高[PRS]_ss的氧化剂浓度就是这一工艺最佳的氧化剂投加浓度(C_{opt-theoretical})。然而，由于缺乏对工艺优化，特别是氧化剂投加浓度优化的理论研究，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对紫外高级氧化工艺中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初级自由基计算紫外高级氧化工艺氧化剂理论最佳投加浓度的方法，推导得到一个简单公式，为水处理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，为工程应用中紫外高级氧化工艺的优化和挑选提供理论参考

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：提供一种基于初级自由基计算紫外高级氧化工艺氧化剂理论最佳投加浓度的方法，包括以下步骤：

1)首先以只产生·OH作为单一PRS的UV/H₂O₂为例，基于初级自由基推导得到一个计算 UV/H₂O₂理论最佳氧化剂投加浓度的简单公式：

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)，而体系中 [·OH]_ss由自由基的产生速率(Generation Rate，G.R.)与自由基的消耗速率(Scavenging Effect， S.E.)共同决定：

紫外光解H₂O₂可以产生·OH(以254nm波长为例)，其G.R.可以表达为：