申请日2019.07.05
公开(公告)日2019.09.06
IPC分类号C02F1/72; C02F1/32; C02F1/28; C02F103/36
摘要
本发明公开了一种基于UV高级氧化的深度处理人工甜味剂污水的工艺，包括以下步骤：1)生物炭材料的制备;2)复合氧化材料的制备;3)人工甜味剂污水深度处理;本发明基于UV高级氧化工艺采用特定的强氧化剂对人工甜味剂污水进行有效地降解处理;同时，利用特定的吸附阴离子的NDMP树脂通过离子交换高效吸附带负电的微污染物，对人工甜味剂进行吸附;有效地解决了现有技术中对人工甜味剂污水难以进行生物降解的问题，使污水排放达到要求，降低了人工甜味剂的环境风险。
权利要求书
1.一种基于UV高级氧化的深度处理人工甜味剂污水的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：生物炭材料的制备
取生物材料采用高温分解法制备生物炭材料;
步骤二：复合氧化材料的制备
将过硫酸盐与沸石粉按照质量比1.3～1.5:10的比例进行混合后，利用磁性搅拌装置进行搅拌，再在50～85℃下烘烤10～15h，制备得到第一混合物;然后将步骤一所得生物炭材料与第一混合物按照质量比0.7～1：1混合后置于去离子水中超声振荡15～20min，再在70～75℃下持续搅拌，直至蒸干水分后得到复合氧化材料;
步骤三：人工甜味剂污水深度处理
对污水进行预处理后，然后再对污水进行UV高级氧化处理;其中，在进行UV工艺处理时使用22W恒定功率低压汞灯为光源;进行高级氧化工艺时利用步骤二所制备的复合氧化材料为氧化剂进行处理，且在进行氧化时需要同时搭配吸附性材料。
2.如权利要求1所述的一种基于UV高级氧化的处理人工甜味剂污水的工艺，其特征在于，所述步骤三的预处理具体为：使用前置厌氧池的氧化沟工艺对污水进行处理后，再进行混凝处理。
3.如权利要求1所述的一种基于UV高级氧化的处理人工甜味剂废水的工艺，其特征在于，所述步骤三的预处理具体为：使用A2/O工艺。
4.如权利要求1所述的一种基于UV高级氧化的处理人工甜味剂废水的工艺，其特征在于，所述步骤三的后处理具体为：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。
5.如权利要求1～3任意一项所述的一种基于UV高级氧化的处理人工甜味剂污水的工艺，其特征在于，所述UV高级氧化的物化处理工艺的具体步骤为：在废水排入内壁上设置有22W恒定功率低压汞灯的反应池中后，调节废水的pH至3～5后，向废水中加入吸附性材料，然后再加入15～35mg/L的复合氧化材料进行降解30～45min。
6.如权利要求1所述的一种基于UV高级氧化的处理人工甜味剂废水的工艺，其特征在于，所述步骤三中进行高级氧化工艺时向废水中投入与复合氧化材料质量比为1:5的Fe2+。
7.如权利要求1所述的一种基于UV高级氧化的处理人工甜味剂废水的工艺，其特征在于，所述吸附性材料为阳离子吸附树脂，具体采用NDMP树脂。
说明书
一种基于UV高级氧化的深度处理人工甜味剂污水的工艺
技术领域
本发明涉及污水深度处理技术领域，具体涉及基于UV高级氧化的深度处理人工甜味剂污水的工艺。
背景技术
人工甜味剂(artificial sweeteners,ASs)是一种人工合成或半合成的代替蔗糖的有机化合物，被广泛运用于食品、饮料、药物和个人护理品，根据是否可以为人体提供热量分为营养型和无营养型，无营养型ASs在人体内几乎不被代谢，即在体内只产生极少热量，迎合了当代消费者的饮食需求而大量使用。ASs的甜性是由其特定的AH-B结构导致的，其中A和B为电负性原子，AH为弱酸性基团。从甜味剂的化学结构可以看出，ASs普遍具有高度极性，其中有的还以阴离子形式存在，具有高度水溶性。由于大部分ASs不经人体代谢就被排出体外，因此其大量进入水环境中。而地表水中的ASs可通过河床下渗进入地下水。此外，ASs还可通过农业活动进入到土壤中，进而迁移至地下水。
随着ASs在污水处理系统的分布调查逐渐增多，人们开始关注现有的污水处理工艺和一些深度处理工艺对甜味剂的去除效果。但是，就目前而言，只有少量的文献报道了混凝、吸附、紫外等传统的物化工艺对ASs的去除效果。另外，目前的工艺研究多针对单一的ASs，没有系统考察对多种典型ASs在污水处理工艺中的去除性能，且缺乏不同工艺之间的性能比较;并且，ASs中的安赛蜜与糖精钠、甜蜜素都有磺酰胺结构，其不易生物降解，经过传统活性污泥工艺，安赛蜜和三氯蔗糖甚至出现负增长的现象。污水处理厂目前的传统工艺对ASs尤其是安赛蜜和三氯蔗糖的去除效果有限，因此急需一种能够对ASs污水进行深度处理的有效工艺。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供了一种工艺简单、效果稳定的基于UV高级氧化的深度处理人工甜味剂污水的工艺。
本发明的技术方案是：一种基于UV高级氧化的深度处理人工甜味剂污水的工艺，包括以下步骤：
步骤一：生物炭材料的制备
取生物材料采用高温分解法制备生物炭材料;
步骤二：复合氧化材料的制备
将过硫酸盐与沸石粉按照质量比1.3～1.5:10的比例进行混合后，利用磁性搅拌装置进行搅拌，再在50～85℃下烘烤10～15h，制备得到第一混合物;然后将步骤一所得生物炭材料与第一混合物按照质量比0.7～1：1混合后置于去离子水中超声振荡15～20min，再在70～75℃下持续搅拌，直至蒸干水分后得到复合氧化材料;
步骤三：人工甜味剂污水深度处理
对废水进行预处理后，然后再对废水进行UV高级氧化处理;其中，在进行UV工艺处理时使用22W恒定功率低压汞灯为光源;进行高级氧化工艺时利用步骤二所制备的复合氧化材料为氧化剂进行处理，且在进行氧化时需要同时搭配吸附性材料。
进一步地，所述步骤三的预处理具体为：使用前置厌氧池的氧化沟工艺对废水进行处理后，再进行混凝处理。
进一步地，所述步骤三的预处理具体采用A2/O工艺;A2/O工艺在厌氧、缺氧、好氧三种不同环境条件下具有丰富的微生物菌群，有利于ASs污染物中的微污染物的去除。
进一步地，所述步骤三的后处理具体为：对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。
进一步地，所述UV高级氧化的物化处理工艺的具体步骤为：在废水排入内壁上设置有22W恒定功率低压汞灯的反应池中后，调节废水的pH至3～5后，向废水中加入吸附性材料，然后再加入15～35mg/L的复合氧化材料进行降解30～45min。
进一步地，所述步骤三中进行高级氧化工艺时向废水中投入与复合氧化材料质量比为1:5的Fe2+;Fe2+能够有效地促进ASs矿化率，添加Fe2+能够有效地提高处理时效。
更进一步地，Fe2+采用纳米级沸石负载铁离子的方式加入，纳米级沸石负载铁离子的具体制备工艺为：将纳米级沸石粉末浸入浓度为0.2mol/L的FeSO4溶液中，在超声条件下使用磁力搅拌器搅拌15～20min，然后再向溶液中滴加浓度为1mol/LNaOH溶液，制得负载物浮液，然后在45℃搅拌5～8h后，经离心将固体物质从溶液中分离出来，分别用无水乙醇洗涤3～5次后，得到纳米级沸石负载铁离子材料。
进一步地，所述吸附性材料为阳离子吸附树脂，具体采用NDMP树脂;NDMP树脂具有交换容量大、机械强度高、成本低，再生率高的优点，另外，NDMP树脂的负载基团为正电荷，可以通过离子交换高效吸附带负电的微污染物。
与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明基于UV高级氧化工艺采用特定的强氧化剂能够对ASs污水进行有效地降解处理;同时，利用特定的吸附阴离子的NDMP树脂对ASs的进行吸附，可以通过离子交换高效吸附带负电的微污染物;有效地解决了现有技术中对ASs污水难以进行生物降解的问题。
