申请日2016.08.18
公开(公告)日2016.12.07
IPC分类号C02F9/08; C02F1/52
摘要
一种矿化污水中人工甜味剂安赛蜜和三氯蔗糖的光芬顿方法，所述的方法包括以下步骤：(1)使污水自流至二沉池，进行沉淀分离;(2)将步骤(1)中的污水进行沉淀分离后得到上层污水，在上层污水中调节pH为3‑11，加入适量的30%质量比的H2O2溶液，然后根据H2O2摩尔浓度加入1/20‑1/5H2O2摩尔浓度的Fe2SO4·7H2O，开启UV灯管，启动反应10‑240min;(3)收集步骤(2)出水进行结果分析，然后送入接触消毒池与ClO2反应消毒，最后从接触池出水排至城市污水管网。本发明的方法能有效去除污水中的多种人工甜味剂。
摘要附图
权利要求书
1.一种矿化污水中人工甜味剂安赛蜜和三氯蔗糖的光芬顿方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)将污水依靠重力经自流管道流至二沉池，投入沉淀剂，通过二沉池进行沉淀分离;
(2)分离提取二沉池沉淀后的上清液，在分离后的上清液中加入pH调节剂调节上清液的pH为3-7，然后加入30%质量比的H2O2溶液，使得H2O2与甜味剂的摩尔浓度比为10:1-100:1，然后根据H2O2的摩尔浓度加入1/20-1/5摩尔浓度的Fe2SO4·7H2O，进入光反应器中进行反应，在反应过程中通过电磁搅拌而保持反应均匀，进行UV光照10-240min，最后加入过量的质量比为1.5%的NaNO2以终止反应;
(3)将步骤(2)的出水进行处理结果分析，然后送入接触消毒池与ClO2反应消毒，最后该接触消毒池的出水排至城市污水管网。
2.根据权利要求1所述的一种矿化污水中人工甜味剂安赛蜜和三氯蔗糖的光芬顿方法，其特征在于，所述的步骤(2)中优选的，加入的pH调节剂调节上清液的pH为5，加入30%质量比的H2O2溶液，H2O2与甜味剂的摩尔浓度比为100:1，然后根据H2O2的摩尔浓度加入1/10摩尔浓度的Fe2SO4·7H2O，进入光反应器中进行反应，进行UV光照240min。
3.根据权利要求1所述的一种矿化污水中人工甜味剂安赛蜜和三氯蔗糖的光芬顿方法，其特征在于，所述的光反应器由有机玻璃制成，中间竖直放置石英管套，石英管内放置紫外灯，所述紫外灯的功率为22W，石英管壁外壁254nm处的紫外光强度为0.52uW/cm2。
4.根据权利要求1所述的一种矿化污水中人工甜味剂安赛蜜和三氯蔗糖的光芬顿方法，其特征在于，所述的pH调节剂为摩尔浓度为0.5mol/L的NaOH或高氯酸溶液。
5.根据权利要求1所述的一种矿化污水中人工甜味剂安赛蜜和三氯蔗糖的光芬顿方法，其特征在于，所述的二沉池设置有导流管以及排放口，所述的导流管口内设有滤网，所述的二沉池底部设计为锥形结构，在二沉池底部设置有所述的排放口。
6.根据权利要求1所述的一种矿化污水中人工甜味剂安赛蜜和三氯蔗糖的光芬顿方法，其特征在于，所述的沉淀剂制备方法为：在20-30℃条件下，将硫酸亚铁按照1:5的质量比溶解于纯化水中，缓慢加入混合溶液0.3倍量的浓硫酸和0.2倍的硫酸镁，搅拌均匀，得到混合溶液，升温至35-45℃，搅拌均匀30min后，得到聚合硫酸铁镁，将制备好的聚合硫酸铁镁和明矾按照3:2的质量比混合，搅拌均匀1小时后放置1-3小时，进行减压干燥，将得到的固体粉碎，过80-100目筛，即得到所述的沉淀剂。
说明书
一种矿化污水中人工甜味剂安赛蜜和三氯蔗糖的光芬顿方法
技术领域
本发明涉及污水净化处理技术领域，具体是涉及一种去除矿化污水中人工甜味剂安赛蜜和三氯蔗糖的光芬顿方法。
背景技术
人工甜味剂是一种广泛应用于食品、饮料、药物和个人护理品行业的蔗糖的替代品，由于大部分人工甜味剂不会被人体降解，因此其大量进入环境水体，而污水处理厂是其主要集聚地。作为一类新型污染物，其环境生态风险研究较少，现有研究表明人工甜味剂安赛蜜(ACE)和三氯蔗糖(SUC)会对青鳉鱼、斑马鱼、大型蚤、浮萍等水生生物产生生态毒性。因此，如何在污水处理系统中有效去除人工甜味剂日益受到人们的关注。
污水的深度处理工艺作为保障污水安全排放的重要环节，研究不同的深度处理工艺对人工甜味剂去除的影响具有重要意义。目前的一些深度处理工艺中，活性炭吸附、混凝沉淀、氯化消毒对人工甜味剂只有有限的去除效果，而UV消毒仅对ACE有去除效果。臭氧高级氧化工艺在实际污水处理厂的投加剂量和接触时间下，也只能部分去除人工甜味剂。使用UV高级氧化工艺去除实际污水中的人工甜味剂尚无系统的研究。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种去除矿化污水中安赛蜜和三氯蔗糖的光芬顿方法，所述的方法是一种基于羟基自由基的去除污水中人工甜味剂的高级氧化方法。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案来完成的：一种矿化污水中人工甜味剂安赛蜜和三氯蔗糖的光芬顿方法，所述的方法包括以下步骤：
(1)将污水依靠重力经自流管道流至二沉池，投入沉淀剂，通过二沉池进行沉淀分离;
(2)分离提取二沉池沉淀后的上清液，在分离后的上清液中加入pH调节剂调节上清液的pH为3-7，然后加入30%质量比的H2O2溶液，使得H2O2与甜味剂的摩尔浓度比为10:1-100:1，然后根据H2O2的摩尔浓度加入1/20-1/5摩尔浓度的Fe2SO4·7H2O，进入光反应器中进行反应，在反应过程中通过电磁搅拌而保持反应均匀，进行UV光照10-240min，最后加入过量的质量比为1.5%的NaNO2以终止反应;
(3)将步骤(2)的出水进行处理结果分析，然后送入接触消毒池与ClO2反应消毒，能杀死病毒、细菌、原生生物、藻类、真菌和各种孢子及孢子形成的菌体，最后该接触消毒池的出水排至城市污水管网。
进一步的，所述的步骤(2)中优选的，加入的pH调节剂调节上清液的pH为5，加入30%质量比的H2O2溶液，H2O2与甜味剂的摩尔浓度比为100:1，然后根据H2O2的摩尔浓度加入1/10摩尔浓度的Fe2SO4·7H2O，进入光反应器中进行反应，进行UV光照240min。
进一步的，所述的光反应器由有机玻璃制成，中间竖直放置石英管套，石英管内放置紫外灯，所述紫外灯的功率为22W，石英管壁外壁254nm处的紫外光强度为0.52uW/cm2。
进一步的，所述的pH调节剂为摩尔浓度为0.5mol/L的NaOH或高氯酸溶液。
进一步的，所述的二沉池设置有导流管以及排放口，所述的导流管口内设有滤网，所述的二沉池底部设计为锥形结构，锥形结构可以使沉淀物在重力作用下快速沉淀并排放，同时在二沉池底部设置有所述的排放口，排放口装有固液分离装置，使沉淀物高效快速排出，且能很好的控制其含水量。
进一步的，所述的沉淀剂制备方法为：在20-30℃条件下，将硫酸亚铁按照1:5的质量比溶解于纯化水中，缓慢加入混合溶液0.3倍量的浓硫酸和0.2倍的硫酸镁，搅拌均匀，得到混合溶液，升温至35-45℃，搅拌均匀30min后，得到聚合硫酸铁镁，将制备好的聚合硫酸铁镁和明矾按照3:2的质量比混合，搅拌均匀1小时后放置1-3小时，进行减压干燥，将得到的固体粉碎，过80-100目筛，即得到所述的沉淀剂，明矾化学成分为十二水合硫酸铝钾，能与水反应生成氢氧化铝，它可以吸附水里的悬浮杂质，并形成沉淀，使水澄诸，增强物理吸附沉淀效果。
本发明的有益效果是：在酸性及光照条件下通过Fe2+催化分解氧化剂H2O2，产生氧化性极强的自由基(中性条件下的氧化还原电位为2.7V)从而使污水中人工甜味剂降解矿化。较之传统的UV/H2O2高级氧化方法，光芬顿高级氧化方法可显著提高污染物的反应速率和矿化速率，对于ACE和SUC均有更优的去除效果，处理效果优良，能有效去除污水中的人工甜味剂，使污水处理达到要求。
本发明的优点：
1.本发明具有设备简单、操作简便、费用便宜等优点，且无污染、稳定性高。
2.本发明的方法可有效矿化污水中的ACE和SUC，使污水排放达到要求，避免了对环境的污染，处理效果更为经济。
3.弥补了目前污净化工艺的不足，改进现有技术对ACE和SUC效果差、运行不稳定缺点，填补了国内外有关水源中人工甜味剂去除技术的空白。