CN102140000A

CN102140000A - 一种活性污泥减量与污泥中内分泌干扰物协同去除的工艺

Info

Publication number: CN102140000A
Application number: CN2010101028646A
Authority: CN
Inventors: 强志民; 聂亚峰; 张鹤清
Original assignee: Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Current assignee: Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2011-08-03

Abstract

一种城市污水处理厂活性污泥减量与污泥中内分泌干扰物协同去除的工艺，属于环保废水处理技术领域。本发明工艺采用臭氧和H₂O₂共同作用于活性污泥，氧化污泥使其分解，并同时大量去除污泥中所吸附的有机微污染物(如内分泌干扰物)，有效降低它们在活性污泥中的浓度。臭氧投加剂量为每克干污泥不小于30mg，H₂O₂可采用批次或连续投加，臭氧和H₂O₂投加的摩尔剂量比率为1∶1.5。本发明工艺系统构造简单，可实现连续自动运行，易于大规模工业应用。

Description

一种活性污泥减量与污泥中内分泌干扰物协同去除的工艺

技术领域

本发明涉及一种城市污水处理厂活性污泥减量与污泥中内分泌干扰物协同去除的工艺，属于环保废水处理技术领域。

背景技术

活性污泥法是污水处理技术中应用最广泛和最成熟的技术，目前全世界大约有90％的污水处理厂采用活性污泥法作为核心处理技术。然而，活性污泥法存在的一个重要技术瓶颈是产生的大量剩余污泥需要处理。目前剩余污泥的处置方法主要包括填埋、土壤改良和焚烧，由于剩余污泥中可能含有大量重金属、病源微生物和有毒有害有机污染物，因此土壤改良的应用在某些国家已被禁止，而填埋和焚烧处理方式也要面对日益紧缺的土地资源和严格的环保法规限制。因此，各国学者对于活性污泥工艺中污泥的减量方法进行了大量研究。目前已有的方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法，而其中活性污泥的臭氧氧化技术是研究和应用较多的一种，可以实现活性污泥系统中剩余污泥的零排放。但在活性污泥的臭氧减量化过程中，大量吸附于污泥中的有毒有害有机微污染物可能不被充分降解，进而随着污泥解体被释放到水相中，增加污水处理系统的负荷，导致系统出水中有机微污染物浓度升高，对水体生态和人体健康造成威胁。

内分泌干扰物是近年来日益引起关注的一类广泛存在于污水处理设施中的有机微污染物，其代表性的物质主要包括雌酮(E1)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、乙炔基雌二醇(EE2)、双酚A(BPA)和壬基酚(NP)。研究表明，即使1～10ng/L的E2或0.1ng/L的EE2就能造成水体中的雄鱼出现雌性化的特征。因此，为了减小污泥减量化工艺对污水处理系统出水水质的影响，急需开发一种可以在污泥减量的同时有效去除污泥中吸附的内分泌干扰物的工艺。

发明内容

本发明提供了一种可以实现活性污泥减量与污泥中吸附的内分泌干扰物协同去除的工艺，该工艺技术路线简单，与单独臭氧污泥减量工艺相比，可以增强污泥的减量效果并同时高效去除污泥中的内分泌干扰物。

该工艺的处理装置如附图所示。活性污泥批次加入污泥氧化反应器(1)中，然后连续通入由臭氧发生器(2)产生的臭氧气体。臭氧气体的分布通过曝气头(9)实现。通过调节臭氧气体流量、臭氧发生器电流以及臭氧氧化时间，可以控制对活性污泥的臭氧投加量。在污泥臭氧氧化的同时，将一定量的H₂O₂水溶液由蠕动泵(6)连续加入到污泥氧化装置中，或在臭氧化开始的同时一次性投加所需的H₂O₂，使其产生臭氧和H₂O₂的联合氧化效果。

本发明的技术关键：在于臭氧和H₂O₂必须同时投加，共同作用于活性污泥，臭氧的投加量为每克干污泥不小于30mg，同时严格控制投加臭氧与H₂O₂的摩尔比率为1∶1.5，使其产生最大的污泥溶解减率和内分泌干扰物去除的效果。

本发明的技术原理：臭氧和H₂O₂均具有溶解活性污泥细胞的能力，因此共同投加可以促进污泥的溶解效果。另外，H₂O₂与臭氧的反应可以加速生成羟基自由基(·OH)，而·OH与大部分的有机物的二级反应速率可以达到10⁹M^-1s^-1水平，因此大大加速了一些难降解有机物的氧化分解，提高了它们在污泥臭氧化过程中的去除率。但是H₂O₂与臭氧的投加摩尔比率必须严格控制，因为H₂O₂加速臭氧分解会导致臭氧与微量有机物污染物的直接氧化反应速率降低，对目标物的降解有一定的负面作用。特别是对于一些强亲脂性物质(如NP)，它们绝大部分被污泥颗粒吸附，而臭氧与它们在颗粒表面的直接氧化反应是其去除的主要途径。过量投加H₂O₂可能会降低通过该途径的氧化降解反应速率。

本发明具有如下优点：

1.与单独臭氧污泥减量化技术相比，该技术可以使污泥的溶解率增加约13％，增强污泥减量效果；

2.在污泥减量的同时，可高效去除污泥中吸附的有毒有害有机微污染物(特别是内分泌干扰物)。这意味着整个活性污泥系统的有机微污染物负荷被降低，可以改善污水处理系统对一些强亲脂性、难降解物质的去除效率。

3.该工艺系统构造简单，易于实现连续自动化运行，操作维护方便。

附图说明

附图为本发明的处理系统装置示意图。

附图文字

1.污泥氧化反应器；2.臭氧发生器；3.流量计；4.三通阀；5 臭氧气体浓度在线检测装置；6.蠕动泵；7.H₂O₂水溶液储罐；8.残余臭氧破坏装置；9.曝气头

具体实施方式

实施例1：

我们从污水处理厂的二次沉淀池采集了活性污泥，由于污泥中内分泌干扰物E1、EE2、E3以及BPA的浓度较低，我们对污泥进行了加标处理，加标后各内分泌干扰物的浓度如表1所示。臭氧投量控制在30mg/g SS，臭氧化时间为10分钟。H₂O₂采用批次加入，即在臭氧化开始时一次性投加，H₂O₂与臭氧的投量摩尔比率为1∶1。各内分泌干扰物的去除效果见表1，与单独臭氧化相比，各内分泌干扰物的去除率均有显著提升。另外，在单独臭氧化工艺中，污泥液相中酚类内分泌干扰物的浓度会升高，因为大量该类物质随着污泥的溶解而溶入液相。但在本发明工艺中，所有内分泌干扰物在液相中的浓度都降低，效果显著。

表1 污泥(固相和液相)中各内分泌干扰物的总去除效果

实施例2：

活性污泥中的内分泌干扰物采用与上例相同的加标浓度。臭氧投量控制在30mg/g SS，臭氧化时间为10分钟。为了对比H₂O₂投加方式可能产生的影响，在本例中H₂O₂采用连续投加模式，即在整个臭氧化过程中连续投加，H₂O₂与臭氧的投量摩尔比率依旧保持为1∶1。各内分泌干扰物的去除效果见表2。可以看出，采用不同H₂O₂投加模式对各内分泌干扰物的去除影响不大。总体而言，连续投加模式更有利于难降解的酚类内分泌干扰物的去除。

表2 污泥(固相和液相)中各内分泌干扰物的总去除效果

实施例3：

活性污泥中的内分泌干扰物采用与上例相同的加标浓度。臭氧投量控制在30mg/g SS，臭氧化时间为10分钟。本例中加大H₂O₂的投加剂量，H₂O₂与臭氧的投量摩尔比率上升为1.5∶1，H₂O₂采用批次投加模式。各内分泌干扰物的去除效果见表3。结果显示，提高H₂O₂的投加剂量后，污泥溶解效率有了显著提升，溶解率达到16％。另外，与1∶1的H₂O₂/O₃投量摩尔比率相比，各内分泌干扰物的去除也有较大改善，它们的去除率增加了6％～13％。

表3 污泥(固相和液相)中各内分泌干扰物的总去除效果

工业上的应用可能性

本发明工艺采用臭氧和H₂O₂共同作用于活性污泥，在实现活性污泥减量的同时，可以有效去除污泥中吸附的内分泌干扰物。该工艺应用于活性污泥法的污水处理系统之后，可以大大降低污泥中有机微污染物的浓度，进而改善系统出水水质。本工艺系统构造简单，活性污泥、臭氧和H₂O₂均可连续注入污泥氧化反应器，实现连续运行，因此在工业上可以实现连续、自动运行控制，具有广泛的应用前景。

Claims

1.一种城市污水处理厂活性污泥减量与污泥中内分泌干扰物协同去除的工艺，其步骤包括：将臭氧通过布气装置连续通入活性污泥之中，在臭氧化的同时，连续或批次加入一定剂量的H₂O₂水溶液，使臭氧和H₂O₂共同作用于活性污泥。

2.根据权利要求书1所述的工艺，其特征在于：每克干污泥投加不小于30mg臭氧，H₂O₂和臭氧投加的摩尔剂量比率控制在2∶1以内。