一种处理微塑料污染水体的系统及方法与流程

1.本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种处理微塑料污染水体的系统及方法。


背景技术：

2.塑料作为一种以树脂为主要原料而具有可塑性的材料及其制品，被广泛应用于我们的生活中。塑料在陆地环境以及水生环境中分解后，最终变成小塑料颗粒，其中颗粒尺寸小于5mm的塑料，被定义为微塑料。微塑料包括原生微塑料和次生微塑料。进入淡水系统的原生微塑料包括清洁和化妆品中的聚乙烯、聚丙烯、基苯乙烯颗粒，它们通过生活污水排放进入水生系统，其他微塑料包括塑料树脂粉末或用于喷射颗粒的工业来源，微塑料污染已与气候变化、臭氧耗竭等并列，成为重大全球性环境问题。现有数据表明，微塑料污染在我国河流、湖泊等淡水水体及养殖水体中普遍存在，淡水水体中检测到的微塑料丰度可达107个/km2量级。
3.因为微塑料的体积比较小，所以很多水生生物会误食。微塑料很难降解，一旦被水生生物摄入身体后延长了在生物体肠道的停留时间，而导致水生生物的摄食量下降，进而引发机体的炎症反应，使其吸收与储备能量的能力下降。食物链的污染物富集加剧了微塑料的生态危害。微塑料的粒径小、比表面积大、强疏水性、污染物易附着，因此拥有较强的富集重金属及有机污染物的能力，从而成为污染物的载体。
4.由于微塑料是一种新兴的污染物，所以针对这种污染物，现阶段暂未有太多关于微塑料污染控制政策出台。微塑料进入淡水环境后，虽然污水处理厂处理可以处理部分微塑料，但针对微塑料去除率还是很大提升空间，因此需要进一步提高微塑料的去除率。


技术实现要素：

5.为了进一步提高微塑料的去除效率，本发明的目的之一在于提供一种处理微塑料污染水体的系统，本发明的目的之二在于提供一种处理微塑料污染水体的方法。
6.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
7.本发明第一方面提供了一种处理微塑料污染水体的系统，包括依次相连的杂质过滤器、第一ph调整池、微电解反应塔、芬顿反应装置、第二ph调整池、混凝池、絮凝池、沉淀池、臭氧氧化池。
8.优选的，这种处理微塑料污染水体的系统中，沉淀池与臭氧氧化池之间设有中间水池。
9.优选的，这种处理微塑料污染水体的系统中，臭氧氧化池之后还设有清水池。
10.本发明第二方面提供了一种处理微塑料污染水体的方法，采用上述处理微塑料污染水体的系统进行微塑料污染水体处理。
11.本发明的处理微塑料污染水体的方法，主要分为两大模块，第一模块是强化部分，是核心也是重点，即第一ph调整池、微电解反应塔、芬顿反应装置、第二ph调整池、混凝池、
絮凝池、沉淀池；这部分主要利用原电池反应机理，在微电解铁碳原电池的接触触发原电池反应形成，产生氢自由基、氧自由基及氢氧根自由基，对微塑料颗粒起到强氧化破链作用，将大分子、大颗粒的微塑料颗粒进行裂解、破链，氧化分解成小分子、容易进一步氧化的链状分子物质，再结合改良芬顿氧化技术，改良芬顿氧化，由于前端是微电解，微电解过程产生了新生态的亚铁离子，亚铁离子是芬顿氧化的亚铁 双氧水中的亚铁，因此，改良芬顿氧化不加或者少加亚铁离子，直接补充双氧水形成芬顿氧化。利用微电解产生新生的亚铁离子作为催化剂，添加适量的双氧水作为氧化剂形成芬顿氧化机理，触发芬顿氧化进程，进一步破解、分解、氧化掉水中的有机物。第二模块是保障部分，即中间水池、臭氧氧化池、清水池，最后达标排放，通过上述第一模块处理后，微塑料残留部分可能还残存在水体中，为确保残留部分的彻底去除或者前端强化部分没办法完全分解掉的物质在后续的处理中进一步去除，作为一个保障措施，采用臭氧氧化技术，臭氧氧化也是高级氧化技术，由于前段的经过一系列处理后，出水中的有机物均为小分子有机物，易氧化的有机物，因此采用臭氧氧化效果好，利用微电解氧化、芬顿氧化与臭氧氧化这三种氧化机理不同的工艺协同处理，采用臭氧氧化可以氧化微电解氧化和芬顿氧化解决不了的分子物质；微电解 改良fenton氧化技术作为核心部分，对微塑料分子有机物的裂解，断链，断环起到关键的作用，反应的时间、反应的频次、周期可根据微塑料的浓度进行调整。臭氧氧化技术作为微塑料去除的保障处理的技术，起到不可或缺的作用。
12.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，杂质过滤器的过滤速率为6-10m/h；进一步优选的，杂质过滤器的过滤速率为7-8m/h；本发明的杂质过滤器主要是用于去除废水中的固体杂质，不限于具体的杂质过滤器型号，满足固体杂质的过滤去除均可。
13.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，第一ph调整池的ph为3.5-4.5；第一ph调整池内采用酸调节ph。
14.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，微电解反应塔的水力停留时间为1.5-3h；进一步优选的，微电解反应塔的水力停留时间为1.5-2.5h；微电解反应塔内的填料可采用市售的微电解填料。
15.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，芬顿反应装置的水力停留时间为0.5-2.5h；进一步优选的，芬顿反应装置的水力停留时间为1-2h；芬顿反应装置内不需要投加亚铁，只需要投加双氧水。
16.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，芬顿反应装置的双氧水的投加量由orp仪表控制，氧化还原电位控制在350-650mv；进一步优选的，氧化还原电位控制在400-600mv。
17.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，第二ph调整池的ph为8-9。
18.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，混凝池的水力停留时间为0.5-1.5h；进一步优选的，混凝池的水力停留时间为0.8-1.2h；混凝池内投加混凝剂进行混凝处理，混凝剂可根据具体情况投加。
19.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，絮凝池的水力停留时间为0.5-1.5h；进一步优选的，絮凝池的水力停留时间为0.8-1.2h；絮凝池内投加絮凝剂进行絮凝处理；絮凝剂可根据具体情况投加。
20.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，沉淀池的表面负荷为0.5-1.2m3/
m2.h；进一步优选的，沉淀池的表面负荷为0.6-1.0m3/m2.h。
21.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，中间水池的水力停留时间为1-3h；进一步优选的，中间水池的水力停留时间为1.5-2.5h。
22.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，臭氧氧化池的水力停留时间为0.5-2.5h；进一步优选的，臭氧氧化池的水力停留时间为1-2h。
23.优选的，这种处理微塑料污染水体的方法中，清水池的水力停留时间为1-3h；进一步优选的，清水池的水力停留时间为1.5-2.5h。
24.本发明的有益效果是：
25.本发明的处理微塑料污染水体的系统，运行稳定，处理快捷且处理效率高；处理范围广，降解痕量微塑料的丰度从低到高均可，反应时间根据丰度不同稍有长短。利用本发明的处理微塑料污染水体的系统处理微塑料污染水体，处理效率高，效果好，出水无二次污染，降解效率可达88％以上，大幅度降低微塑料对水体、生态环境、水生动植物的污染和影响。
附图说明
26.图1为处理微塑料污染水体的系统图。
27.图2为一种处理微塑料污染水体的系统的实施例图。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施方式，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。
32.如图1所示，本发明提供的处理微塑料污染水体的系统包括依次相连的杂质过滤器、第一ph调整池、微电解反应塔、芬顿反应装置、第二ph调整池、混凝池、絮凝池、沉淀池、臭氧氧化池。
33.如图2所示，处理微塑料污染水体的系统包括依次相连的杂质过滤器、第一ph调整池、微电解反应塔、芬顿反应装置、第二ph调整池、混凝池、絮凝池、沉淀池、中间水池、臭氧氧化池和清水池。
34.下面参考图2描述根据本发明实施例的处理微塑料污染水体的系统。
35.如图2所示，在本发明的一些具体实施例中，微塑料废水进入杂质过滤器，去除固体杂质；出水进入第一ph调整池调节ph，调节ph后进入微电解反应塔进行微电解处理，然后进入芬顿反应装置进行芬顿处理；芬顿处理后废水依次经过混凝池、絮凝池、沉淀池，进入
中间水池调节水质，最后进入臭氧氧化池进行臭氧氧化，再经过清水池均匀水质后，排放。
36.应用实施例
37.采用过附图2所示的处理系统处理微塑料污染水体。塑料废水依次经过杂质过滤器、第一ph调整池、微电解反应塔、芬顿反应装置、第二ph调整池、混凝池、絮凝池、沉淀池、中间水池、臭氧氧化池和清水池；其中杂质过滤器的过滤速率为8m/h，第一ph调整池的ph控制在3.5-4.5之间，微电解反应塔的水力停留时间为2h，芬顿反应装置的水力停留时间为1-2h，第二ph调整池的ph调整控制在8-9之间，混凝池的水力停留时间为1h，絮凝池的水力停留时间为1h，沉淀池的表面负荷为0.7m3/m2.h，中间水池的水力停留时间为2h，臭氧氧化池的水力停留时间为1-2h，清水池的水力停留时间为2h。各工艺水质及处理效果如下表1所示。
38.表1
[0039][0040][0041]
水中微塑料的污染指标采用颗粒数进行统计，可采用拉曼光谱分析法、红外光谱法等常规测试方法进行测定。经过本发明处理后出水微塑料颗粒去除率达到88％以上。
[0042]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。