[发明专利]一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统及方法

说明书

本发明提供了一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统及方法，属于环保技术领域。所述系统包括加氢脱卤反应器和好氧生物膜反应器；所述方法包括以下步骤：1)将钯酸盐溶液通入加氢脱卤反应器中，在氢气供气压力条件下将钯还原负载在膜组件表面；2)将含有卤代有机污染物的废水通入加氢脱卤反应器中，在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤；3)脱卤后废水和污泥通入好氧生物膜反应器，在氧气供气压力条件下进行挂膜；4)继续将脱卤后废水通入好氧生物膜反应器，在氧气供气压力条件下对污染物进行生物矿化。本发明可实现卤代有机污染物完全矿化，去除效率≥99％，氢气利用率≥99％，氧气利用率≥95％。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其是涉及一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统及方法。

背景技术

目前，加氢脱卤被广泛应用于卤代有机污染物去除中。其中，钯由于较强的吸附和解离氢气的能力，常被用作加氢脱卤反应中的催化剂。然而，由于传统反应中氢气传质效率仅为10-40%，不仅造成了氢气的大量浪费，还带来了严重的隐患。膜负载型钯基反应器则可以很好地解决这些问题：钯被负载在无孔中空膜表面，氢气在内部压力下自发的从中空膜内转移至膜表面，从而与氢气结合转化为还原氢，进而与卤代有机污染物发生加氢脱卤反应。

但是加氢脱卤只是将卤代有机污染物还原脱卤，然而其难以对降解产物中的苯环进行开环降解，因此仍可能给环境带来潜在风险。例如，四卤双酚A加氢脱卤后产物双酚A仍是持久性有机污染物，需要进一步处理。好氧微生物被报道可以有效对苯环进行开环降解，实现污染物的完全矿化，即将其完全转化成为水和二氧化碳等无毒无害的终端产物。因此，通过将加氢脱卤与好氧膜生物反应器进行耦合，可能实现卤代有机污染物的完全降解。

然而在好氧膜生物反应器，生物膜厚度与氧气含量紧密相关，较厚的生物膜不仅会抑制微生物活性，还会降低氧气传质效能，从而减弱微生物对于污染物的降解效果。因此如何在耦合系统对于膜厚进行动态控制仍是亟需解决的难点问题。此外，该系统的运行与控制也存在诸多不确定因素，亟待攻克解决。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统及方法。本发明将卤代有机污染物首先通过加氢脱卤处理，随后脱卤产物利用好氧生物膜反应器进行生物矿化，从而实现卤代有机污染物的完全降解。

本发明的技术方案如下：

一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统，包括加氢脱卤反应器和好氧生物膜反应器；

所述加氢脱卤反应器包括反应器本体、若干膜组件、氢气供气单元；所述膜组件互相平行，垂直设置于所述加氢脱卤反应器本体内；所述氢气供气单元通过氢气控制阀与膜组件连通；所述膜组件中的载体膜为无孔中空纤维膜；

所述反应器本体还设有污染物检测单元，根据卤代有机污染物浓度和微生物呼吸水平动态调节氢气供给压力；脱卤后的废水通过出水管进入好氧生物膜反应器；

所述好氧生物膜反应器包括反应器本体、若干膜组件、氧气供气单元；所述膜组件互相平行，垂直设置于所述加氢脱卤反应器本体内；所述氧气供气单元通过氧气控制阀与膜组件连通；所述膜组件中的载体膜为无孔中空纤维膜；

所述反应器本体设在线OUR耗氧量测定仪，根据微生物呼吸水平动态调节氧气供给压力；所述膜组件底部设有反冲洗曝气头，与鼓风机连通；

所述系统还设有控制单元，分别连接氢气控制单元、氢气控制阀、氧气控制单元、氧气控制阀、污染物检测单元、在线OUR耗氧量测定仪、鼓风机、反冲洗曝气头以及出水管。

优选的，所述膜组件为聚乙烯无孔中空纤维膜、聚丙烯无孔中空纤维膜或其它无孔中空纤维膜。

本发明还提供了所述系统用于实现污水中卤代有机污染物完全矿化的方法，包括以下步骤：