一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法

本发明涉及雨水处理，具体涉及一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法。

背景技术：

1、多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变效应的持久性有机污染物，在城市雨水径流中广泛存在，尤其在路面冲刷形成的初期雨水中浓度较高，对受纳水体构成严重生态风险，随着水环境标准日益严格，寻求能实现pahs深度去除的雨水处理技术成为当务之急。

2、当前紫外活化过硫酸盐（uv/ps）高级氧化技术凭借氧化能力强、ph适用范围广、无重金属溶出等优势，被广泛用于降解水中多环芳烃，但该技术存在明显短板：多环芳烃无法被直接彻底矿化，氧化过程会持续生成醌类、羟基化多环芳烃、不饱和有机酸等中间产物，其中醌类与羟基化多环芳烃的细胞毒性、内分泌干扰活性及致突变性甚至高于母体多环芳烃，仅依靠uv/ps处理虽能降低多环芳烃浓度，却易造成出水生物毒性不降反升，难以实现水质安全管控。

3、粉末活性炭（pac）对芳香类中间产物具备良好吸附能力，但若将pac与uv/ps同步投加，会引发多重问题：活性炭会强烈遮挡紫外光线，大幅削弱过硫酸盐活化效率；同时活性炭会非选择性消耗氧化剂，其表面吸附位点也会被自由基氧化破坏，吸附性能与重复使用能力显著下降。

4、现有技术缺少将uv/ps氧化与pac吸附高效耦合的成熟工艺，无法兼顾多环芳烃降解、毒性中间产物去除与药剂利用效率，因此，解决氧化中间产物残留、活性炭效能受损等痛点，对城市雨水安全化处理具有重要现实意义。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法，用以解决解决单纯uv/ps氧化出水中中间产物残留导致的潜在毒性问题。

2、为解决上述问题，本发明的技术方案如下：一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法，包括以下步骤：

3、s1、对收集的雨水进行预处理，去除水体中的粗颗粒悬浮物，并调节水体酸碱度；

4、s2、向预处理后的雨水中投加过硫酸盐作为氧化剂，并利用紫外光进行活化氧化反应，将多环芳烃降解为氧化中间产物；

5、s3、向活化氧化反应后的出水中投加淬灭剂以终止残余氧化剂的活性；

6、s4、向淬灭后的出水中投加粉末活性炭进行吸附反应，以去除氧化中间产物及残余多环芳烃；

7、s5、进行固液分离，得到深度处理后的出水。

8、进一步，s1中，所述预处理采用沉降、筛滤、过滤或者膜分离方式去除雨水内的粗颗粒悬浮物，将雨水的酸碱度调节至6.0-9.0。

9、进一步，s2中，所述过硫酸盐选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过一硫酸氢钾中的一种或多种，投加后体系内氧化剂浓度为0.1-50mmol/l。

10、进一步，s2中，所述活化氧化反应所使用的紫外光为254nm单波长紫外光，或者185nm与254nm组合波长紫外光；

11、反应环境温度为20-30℃，紫外光照射时长为8-15min，且进行活化氧化反应的反应器内部不放置活性炭及其他固体吸附剂。

12、进一步，s3中，所述淬灭剂为硫代硫酸钠，硫代硫酸钠的投加摩尔量为体系内残余过硫酸盐估计摩尔量的1.5-2.0倍，投加淬灭剂后静置2-5min。

13、进一步，s4中，所述粉末活性炭的投加量为10-50mg/l，所述粉末活性炭与水体搅拌接触时长为20-40min。

14、进一步，s4中，使用的粉末活性炭粒径为100-200目，比表面积为800-1500m²/g。

15、进一步，s4中，所述粉末活性炭在使用前经过硝酸氧化预处理，所述硝酸氧化预处理包括：将粉末活性炭置于浓度0.1-1.0mol/l的硝酸溶液中浸泡4-24h，浸泡完成后用清水洗涤至洗涤滤液呈中性，再进行烘干处理后备用。

16、进一步，s5中，所述固液分离采用0.45μm滤膜完成。

17、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：先通过紫外活化过硫酸盐体系产生硫酸根自由基、羟基自由基、单线态氧等强氧化性活性物种，可将雨水中16种优控多环芳烃降解率提升至99.5%以上，针对氧化过程中不可避免生成的醌类化合物、羟基化多环芳烃、不饱和有机酸等中间产物，利用后置粉末活性炭进行专项吸附，其中醌类、羟基化多环芳烃的细胞毒性、致突变性、内分泌干扰活性普遍高于母体多环芳烃，本发明可将两类核心毒性中间产物去除率稳定达到90%以上，解决了单纯紫外活化过硫酸盐工艺仅能降低多环芳烃浓度、出水生物毒性不降反升的问题。

18、将氧化反应与活性炭吸附分步骤实施，紫外活化氧化阶段的反应器内部不放置任何活性炭及固体吸附剂，规避了粉末活性炭对254nm紫外光的遮挡问题，避免水体透光率大幅下降，保证紫外光对过硫酸盐的活化效率始终处于最优状态，氧化剂利用率与多环芳烃降解效果不受干扰，相较于活性炭与氧化剂同步投加的工艺，氧化单元整体处理效率显著提升。

19、在氧化反应结束后增设硫代硫酸钠淬灭步骤，可终止体系内残余过硫酸盐的氧化活性，阻止残余氧化剂进入活性炭吸附单元，一方面避免活性自由基氧化破坏活性炭表面羟基、羧基等含氧官能团与吸附位点，保障活性炭对芳香类中间产物的吸附能力；另一方面防止已吸附在活性炭表面的醌类、羟基化多环芳烃被二次氧化开环、脱附释放至水体，杜绝出水水质二次恶化，同时，活性炭吸附单元无持续氧化作用侵蚀，吸附位点损耗极低，经水洗或醇洗、干燥再生后可重复使用，循环使用次数较同步投加工艺提升1-2倍，有效降低工程运行耗材成本。

1.一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法，其特征在于：s1中，所述预处理采用沉降、筛滤、过滤或者膜分离方式去除雨水内的粗颗粒悬浮物，将雨水的酸碱度调节至6.0-9.0。

3.根据权利要求2所述的一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法，其特征在于：s2中，所述过硫酸盐选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过一硫酸氢钾中的一种或多种，投加后体系内氧化剂浓度为0.1-50mmol/l。

4.根据权利要求3所述的一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法，其特征在于：s2中，所述活化氧化反应所使用的紫外光为254nm单波长紫外光，或者185nm与254nm组合波长紫外光；

5.根据权利要求4所述的一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法，其特征在于：s3中，所述淬灭剂为硫代硫酸钠，硫代硫酸钠的投加摩尔量为体系内残余过硫酸盐估计摩尔量的1.5-2.0倍，投加淬灭剂后静置2-5min。

6.根据权利要求5所述的一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法，其特征在于：s4中，所述粉末活性炭的投加量为10-50mg/l，所述粉末活性炭与水体搅拌接触时长为20-40min。

7.根据权利要求6所述的一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法，其特征在于：s4中，使用的粉末活性炭粒径为100-200目，比表面积为800-1500m²/g。

8.根据权利要求7所述的一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法，其特征在于：s4中，所述粉末活性炭在使用前经过硝酸氧化预处理，所述硝酸氧化预处理包括：将粉末活性炭置于浓度0.1-1.0mol/l的硝酸溶液中浸泡4-24h，浸泡完成后用清水洗涤至洗涤滤液呈中性，再进行烘干处理后备用。

9.根据权利要求8所述的一种深度处理雨水中多环芳烃与氧化中间产物的方法，其特征在于：s5中，所述固液分离采用0.45μm滤膜完成。