申請日2017.11.02

　　公開(公告)日2018.01.19

　　IPC分類號C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法，屬于污水凈化處理技術(shù)領(lǐng)域，對人工甜味劑按照降解的難易程度進(jìn)行分步處理，包括以下步驟：(1)使用微生物絮凝加沉淀去除較易降解的部分人工甜味劑;(2)調(diào)節(jié)PH值為5‑6，再利用臭氧加活性吸附劑去除較難降解的部分人工甜味劑;(3)再次調(diào)節(jié)PH值為3.5‑3.8，再使用微波活化，最后利用臭氧/紫外聯(lián)合高級氧化工藝，使水中多種污染物分解或礦化，有效去除水中最難降解的剩余人工甜味劑，使污水達(dá)到排放要求，減小了對環(huán)境的污染。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法，其特征在于，包括以下步驟：

　　S1：使污水重力自流至二沉池，并加入劑量為3.5-4.5g/L的微生物絮凝劑，利用攪拌曝氣風(fēng)機進(jìn)行間隔攪拌曝氣，總時長為20-40min，攪拌速度為60-80r/min，曝氣間隔為5min,曝氣流量為0.08-0.10m3/h，然后沉淀4-6h，分離得到上清液和沉淀物，去除較易降解的部分人工甜味劑;

　　S2：調(diào)節(jié)所述上清液PH值為5-6，然后通過臭氧發(fā)生器向上清液中通入臭氧，使得臭氧與人工甜味劑的摩爾濃度比為(1-100)：1，時間為20-30min,再投入所述上清液重量15-30%的活性吸附劑，使用攪拌器充分?jǐn)嚢?.5-1h，攪拌速度為60-80r/min，去除較難降解的部分人工甜味劑;

　　S3：將S2處理后的上清液引入到光反應(yīng)器中，并調(diào)節(jié)PH值為3.5-3.8，先利用頻率為800-1300MHZ的微波進(jìn)行活化3-5min,再用汞燈進(jìn)行光照反應(yīng)，光照波長為220-350nm，時間為30-45min，同時通入混合氣體進(jìn)行曝氣攪拌，曝氣流量為0.08-0.10m3/h，最后加入過量的摩爾濃度為1mM的Na2SO3以終止反應(yīng)，進(jìn)而有效去除水中最難降解的剩余人工甜味劑;

　　S4：對S3處理后的水體進(jìn)行取樣處理，根據(jù)處理結(jié)果分析人工甜味劑的含量，若超過標(biāo)準(zhǔn)排放值則返回上一步，若符合排放標(biāo)準(zhǔn)則送入消毒池與ClO2反應(yīng)消毒，最后該接觸消毒池的出水排至城市污水管網(wǎng)。

　　2.如權(quán)利要求1所述的一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法，其特征在于，S3中所述汞燈為功率為22W的低壓汞燈或功率為300W的高壓汞燈。

　　3.如權(quán)利要求1所述的一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法，其特征在于，優(yōu)選的采用功率為22W的低壓汞燈，光照強度為1.02uW/cm2。

　　4.如權(quán)利要求1所述的一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法，其特征在于，S3中所述混合氣體為氧氣和空氣，其中氧氣的總濃度為35-40%。

　　5.如權(quán)利要求1所述的一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法，其特征在于，所述光反應(yīng)器包括反應(yīng)器主體(1)、封蓋(2)、石英玻璃管(3)、汞燈棒(4)、LED紫外燈條(5)和曝氣頭(6)，所述反應(yīng)器主體(1)為含有夾層的圓柱結(jié)構(gòu)，所述石英玻璃管(3)位于反應(yīng)器主體(1)的縱軸中心位置，所述汞燈棒(4)位于石英玻璃管(3)內(nèi)，所述LED紫外燈條(5)共6-12條，分別縱向間隔安裝在反應(yīng)器主體(1)的所述夾層內(nèi)，且相鄰兩個LED紫外燈條(5)之間設(shè)有反光鏡條(7)，所述曝氣頭(6)設(shè)置在反應(yīng)器主體(1)的底部，所述封蓋(2)的一側(cè)與反應(yīng)器主體(1)的頂部通過鉸鏈連接，封蓋(2)的底面設(shè)有兩個斜面鏡(8)。

　　6.如權(quán)利要求5所述的一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器主體(1)的側(cè)壁下方設(shè)有出水管(9)，所述出水管(9)上依次設(shè)有計量閥(10)和取樣留置盒(11)。

　　7.如權(quán)利要求5或6所述的一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器主體(1)內(nèi)壁設(shè)有光催化劑涂層。

　　8.如權(quán)利要求5或6所述的一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器主體(1)內(nèi)壁及所述石英玻璃管(3)外壁上均設(shè)有光催化劑涂層。

　　說明書

　　一種臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污水凈化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法。

　　背景技術(shù)

　　人工甜味劑是食品添加劑的一種，被廣泛應(yīng)用于食品、飲料、藥物和個人護(hù)理品行業(yè)中。常見的7種人工甜味劑為安賽蜜(ACE)，三氯蔗糖(SUC)，糖精(SAC)，甜蜜素(CYC)，阿斯巴甜(ASP)，紐甜(NEO)和新橙皮二氫查爾酮(NHDC)，其中ACE和SUC在環(huán)境中檢出率較高。目前的研究表明，大部分人工甜味劑都不會被人體降解，會隨著尿液、糞便排出體外進(jìn)入環(huán)境水體中，其中污水處理廠是人工甜味劑的主要聚集地。人工甜味劑已成為一種新型的污染物而受到廣泛的關(guān)注，現(xiàn)有研究表明人工甜味劑會對斑馬魚、大型蚤、浮萍等水生生物產(chǎn)生生態(tài)毒性。因此，需要關(guān)注污水處理廠中人工甜味劑的去除。

　　污水深度處理是保障污水達(dá)到安全排放的重要水處理過程，其中，活性炭吸附、混凝沉淀、氯化消毒對人工甜味劑的去除效果不理想;紫外消毒對ACE有一定的去除效果;臭氧高級氧化工藝在實際污水處理廠中可以去除部分人工甜味劑。使用臭氧/紫外高級氧化工藝去除實際污水中的人工甜味劑尚無系統(tǒng)的研究。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法，可以有效去除污水中的人工甜味劑，使污水處理達(dá)到要求。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種用臭氧/紫外氧化去除污水中人工甜味劑的方法，包括以下步驟：

　　S1：使污水重力自流至二沉池，并加入劑量為3.5-4.5g/L的微生物絮凝劑，利用攪拌曝氣風(fēng)機進(jìn)行間隔攪拌曝氣，總時長為20-40min，攪拌速度為60-80r/min，曝氣間隔為5min,曝氣流量為0.08-0.10m3/h，然后沉淀4-6h，分離得到上清液和沉淀物，去除較易降解的部分人工甜味劑;

　　S2：調(diào)節(jié)所述上清液PH值為5-6，然后通過臭氧發(fā)生器向上清液中通入臭氧，使得臭氧與人工甜味劑的摩爾濃度比為(1-100)：1，時間為20-30min,再投入所述上清液重量15-30%的活性吸附劑，使用攪拌器充分?jǐn)嚢?.5-1h，攪拌速度為60-80r/min，去除較難降解的部分人工甜味劑;

　　S3：將S2處理后的上清液引入到光反應(yīng)器中，并調(diào)節(jié)PH值為3.5-3.8，先利用頻率為800-1300MHZ的微波進(jìn)行活化3-5min,使得難催化的人工甜味劑處于預(yù)激發(fā)狀態(tài)，再用汞燈進(jìn)行光照反應(yīng)，使其躍遷為激發(fā)態(tài)，光照波長為220-350nm，時間為30-45min，同時通入混合氣體進(jìn)行曝氣攪拌，曝氣流量為0.08-0.10m3/h，最后加入過量的摩爾濃度為1mM的Na2SO3以終止反應(yīng)，進(jìn)而有效去除水中最難降解的剩余人工甜味劑;

　　S4：對S3處理后的水體進(jìn)行取樣處理，根據(jù)處理結(jié)果分析人工甜味劑的含量，若超過標(biāo)準(zhǔn)排放值則返回上一步，若符合排放標(biāo)準(zhǔn)則送入消毒池與ClO2反應(yīng)消毒，最后該接觸消毒池的出水排至城市污水管網(wǎng)。

　　進(jìn)一步地，S3中所述汞燈為功率為22W的低壓汞燈或功率為300W的高壓汞燈。

　　進(jìn)一步地，優(yōu)選的采用功率為22W的低壓汞燈，光照強度為1.02uW/cm2。

　　進(jìn)一步地，S3中所述混合氣體為氧氣和空氣，其中氧氣的總濃度為35-40%，缺氧及過氧條件下光催化的降解速率均會大大降低，只有在合適的氧濃度下才能促進(jìn)降解。

　　進(jìn)一步地，所述微生物絮凝劑是由以下重量組分組成：50-60份根瘤菌、45-63份曲霉、80-120份酵母、100-135份乳桿菌、40-70份甲烷桿菌、90-110份煙曲霉、90-120份熱帶假絲酵母、20-30份β-葡聚糖酶，微生物絮凝劑可初步去除易降解的人工甜味劑，并且微生物絮凝劑整體要呈現(xiàn)耐酸性，便于在后期酸性條件下繼續(xù)存活，輔助降解。

　　進(jìn)一步地，所述光反應(yīng)器包括反應(yīng)器主體、封蓋、石英玻璃管、汞燈棒、LED紫外燈條和曝氣頭，所述反應(yīng)器主體為含有夾層的圓柱結(jié)構(gòu)，所述石英玻璃管位于反應(yīng)器主體的縱軸中心位置，所述汞燈棒位于石英玻璃管內(nèi)，所述LED紫外燈條共6-12條，LED紫外燈更加節(jié)能，分別縱向間隔安裝在反應(yīng)器主體的所述夾層內(nèi)，且相鄰兩個LED紫外燈條之間設(shè)有反光鏡條，可減少光照死角，所述曝氣頭設(shè)置在反應(yīng)器主體的底部，用于曝氣攪拌，保證水體均勻接受光照，所述封蓋的一側(cè)與反應(yīng)器主體的頂部通過鉸鏈連接，封蓋的底面設(shè)有兩個斜面鏡，同樣起到減少光照死角的作用。

　　更進(jìn)一步地，所述反應(yīng)器主體的側(cè)壁下方設(shè)有出水管，所述出水管上依次設(shè)有計量閥和取樣留置盒，便于取樣。

　　更進(jìn)一步地，所述反應(yīng)器主體內(nèi)壁及所述石英玻璃管外壁上均設(shè)有光催化劑涂層，可提高光反應(yīng)速率。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

　　(1)本發(fā)明對人工甜味劑按照降解的難易程度進(jìn)行分步處理，首先使用微生物絮凝加沉淀去除較易降解的部分甜味劑，然后再利用臭氧加活性吸附劑去除較難降解的部分甜味劑，最后利用微波-臭氧/紫外聯(lián)合高級氧化工藝，使水中多種污染物分解或礦化，有效去除水中最難降解的剩余人工甜味劑，使污水達(dá)到排放要求，減小了對環(huán)境的污染。

　　(2)本發(fā)明的光反應(yīng)器通過在反應(yīng)器內(nèi)壁上設(shè)置多個LED紫外線燈條輔助中心主汞燈進(jìn)行光照，其中LED紫外線燈更加節(jié)能，同時，在相鄰LED紫外線燈條之間及頂部封蓋內(nèi)底部均設(shè)有反光鏡，可最大化利用光能，減少光照死角，大大提高了催化效率。

　　(3)本發(fā)明使用臭氧/紫外聯(lián)合高級氧化去降解污水中的人工甜味劑，其中使用的臭氧和紫外等方便安全，無污染，且穩(wěn)定性高。

　　(4)本發(fā)明彌補了目前污水深度處理工藝的不足，改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)對人工甜味劑降解處理效果差，運行不穩(wěn)定的特點。