[发明专利]一种氧活性粒子处理污水的设备

说明书

技术领域

本发明属于气体电离放电、等离子体化学和水处理技术领域，涉及一种氧活性粒子注入输水管道中产生羟基自由基致死微小生物氧化、降解水中污染物的设备。 

背景技术

随着全球人口的急剧增长，工业发展迅速，全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。污水处理已成为与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要的地位。 

当前处理污水的方法主要有物理处理法、生化处理法和化学处理法。物理法主要包括吸附、吹脱、重力分离等，其结果并没有彻底去除污染物，只是改变了污染物存在形态和方式。目前我国自来水处理工艺基本上都是混凝、沉淀、过滤这些物理法为主，再加氯消毒的传统工艺。这种工艺虽然对去除水中的浊度，悬浮物、胶体、色度等具有良好的效果，但是对去除水中有机物的作用却很低。许多天然大分子有机物、氯化消毒副产物、藻类及藻毒素、致病微生物等给饮用水处理带来了极大不利；特别是许多藻类在水中大量繁殖后，会产生水藻臭、鱼腥臭等不同臭味，而且在含藻量大的水中，普遍具有色度高的特点，增大了水处理的难度。藻类不但给饮用水造成处理上的难点，其过量繁殖可引发赤潮，更给海洋环境造成巨大破坏。 

生化处理法，即利用细菌来分解污染物是最经济和最常用的污水处理方法。但是，生物处理法在废水中含有高浓度有机或有毒化合物时并不十分有效。如 制药废水，制药生产过程中的许多药物为有机合成物，其中有机污染物造成了制药废水的COD值高且波动性大，可生化性差，色度深，毒性大；并且出于其行业的特殊性，许多生产抗生素的废水，难以被降解，给废水的生化处理带来了很大的难度。污水必须使用氯气等化学物质经过反复处理，这样治理成本便大大增加了。而且，在含有高浓度蛋白质、pH值非常高或非常低的废水中，细菌很难存活。 

化学法中的高级氧化技术能够产生具强氧化性的羟自由基(·OH)，·OH(E₀＝2.80V)与氟的氧化能力相当，是进攻性最强的化学物质之一，它几乎能和所有的生物大分子、有机物和无机物发生不同类型的化学反应，将有机污染物最终氧化成二氧化碳、水和矿物盐，具有处理时间短、无选择性的优点，因而对处理制药、印染等工业废水十分有效，近年来发展迅速。高级氧化技术的核心是羟基自由基(·OH)的制备，它的规模高效生成一直是学术界研究的热点和难点。常用的制备方法如过氧化氢(H₂O₂)、紫外线(UV)、Fenton法(H₂O₂+Fe⁺²，Cu⁺²催化剂)、臭氧(O₃)、水激励方法等成熟技术和工艺协同作用，及光+半导体催化(TiO₂)、电子束辐射等方法生成·OH，都存在这样那样的问题，如： 

1)制取·OH浓度小、产生量低，处于实验室研究和小规模应用阶段； 

 2)生化反应时长：20～360min； 

3)需外加大量药剂及催化剂如H₂O₂等，易爆炸、成本高； 

4)UV照射穿透能力差，难以用于污水处理工程； 

5)工艺系统庞大(鼓泡塔、氧化塔等)，运行费用高、占地面大。 

除饮用水、生活污水和工业废水外，海水的污染也已引起广泛重视。上世纪70年代北美水母入侵黑海，嗜食浮游生物、鱼卵及育苗，给凤尾鱼和鲱鱼养殖业带来了灭顶之灾。船舶压载水是造成地理性隔离水体间有害生物传播的最主要途径。据国际海事组织资料报道，每年有10亿吨船舶压载水被搬运，每天可有3000多种动植物随压载水被运到世界各地不同的海域，入侵当地水域并大量繁殖扩散，破坏当地水域的生态平衡，影响公众健康。而现有的压载水处理设备和方法都存在许多问题： 

1)‘在航深海更换压载水的方法’耗能高，且操作、运行时间过长； 

2)为保证杀灭微生物而过量加氯的方法不但加重腐蚀船舱中的设施更会产生致癌有机氯化物，在船上存放数吨的液氯会存在泄露、爆炸等安全问题； 

3)目前可采用的方法如在航更换处理或在目的地港口进行岸上处理都存在安全和能耗大，或当地政府投资几样口维护设置管理等问题。因此，开发一种简单、有效的在线治理压载水的装备迫在眉睫。 

发明内容