CN109052715A - 一种固态/液态有机污染物去除方法 - Google Patents

一种固态/液态有机污染物去除方法 Download PDF

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Abstract

一种固态/液态有机污染物去除方法，其特征在于，包括污染有机污染物盛放容器、搅拌池、沉淀池、分子印迹洗脱吸附柱、洗脱剂容器，降解反应池。本发明有机污染物去除方法，先通过搅拌池将固态污染物中的有机污染物溶解于溶解剂中，然后通过沉淀池沉淀后，将含有有机污染物的溶液过分子印迹洗脱吸附柱进行定向循环洗脱，去除固态污染物中的有机污染物；而分子印迹洗脱柱再通过洗脱剂将吸附在洗脱吸附柱中的有机污染物洗脱富集于降解反应池中，最后通过臭氧氧化方法对有机污染物快速有效降解。本发明既可以对诸如土壤、畜禽排泄物和污泥等固态污染物进行定向去除有机污染物，也可用于对污染废水中的有机污染物进行定向富集处理，提高去除效率。

Description

一种固态/液态有机污染物去除方法
本案是申请号为：2016104717629；发明名车为：一种有机污染物去除系统及有机污染物去除方法的分案申请。
技术领域
本发明涉环保技术领域，尤其涉及的是一种土壤、畜禽排泄物和污泥中有机污染物定向、循环去除系统及有机污染物去除方法。
背景技术
随着畜禽养殖业的发展，伴随着抗生素的大量使用，未被吸收利用的抗生素原药可以通过畜禽排泄物进入自然界中的水体、底泥和土壤，以及污水处理厂中的废水和污泥均存在各种抗生素，有关于抗生素污染环境的报道越来越多，虽然有些抗生素污染物浓度低，但其依然会对水生生物和陆生生物构成潜在生态威胁。针对抗生素污染源及产生的环境污染问题，目前还没有针对性的有效去除系统和方法。
多氯联苯是持久性有机污染物之一，曾作为重要的化工产品广泛应用于电力工业、塑料工业、化工和印刷等领域，污染物的堆放等导致多氯联苯释放到环境中，产生污染。多环芳烃则可以通过有机物燃烧产生，并通过干湿沉降进入土壤，产生污染。目前对多氯联苯和多环芳烃主要是微生物降解或添加化学试剂降解，微生物降解效率低，化学试剂降解易产生二次污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种有机污染物去除系统及有机污染物去除方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种有机污染物去除系统，其特点在于，包括有机污染物盛放容器、搅拌池、沉淀池、分子印迹洗脱吸附柱、洗脱剂容器，降解反应池；
所述有机污染物盛放容器的出料口连通搅拌池，所述搅拌池设有溶剂加液口，所述溶剂加液口连接一多分支进液管，所述多分支进液管包括第一进液管、第二进液管、第三进液管，每个进液管分别设有阀和流量计；
所述搅拌池通过管道与沉淀池连通，所述沉淀池出口通过管道与分子印迹洗脱吸附柱的进液口连通，在连通所述沉淀池与分子印迹洗脱吸附柱的管路上设有第一循环泵；
所述分子印迹洗脱吸附柱的底部出液口通过设有第二循环泵的管路与搅拌池回液口连通；
所述分子印迹洗脱吸附柱还设有洗脱剂入口和洗脱剂出口，所述洗脱剂入口通过设有第三循环泵的管路与洗脱剂容器连通，所述洗脱剂容器出口设有第一控制阀，并通过设有第四循环泵的管路与降解反应池的进液口连通。
进一步，所述分子印迹洗脱吸附柱的底部出液口与搅拌池连接的管路上还设有第一贮存池。
进一步，所述分子印迹洗脱吸附柱的底部还设有一出液口，所述出液口通过管道与第二贮存池连通，所述第二贮存池与降解反应池之间通过设有第五循环泵的管路连通。
进一步，所述降解反应池设有自加热系统，所述降解反应池设有挥发口，所述挥发口通过管路与冷凝器连通，所述管路上设有第二控制阀，所述冷凝器的出口与洗脱剂容器连通。
进一步，所述降解反应池设有与第三循环泵进口相连通的管路，所述管路上设有第三控制阀。
进一步，所述搅拌池与沉淀池之间还设有过滤器。
进一步，所述系统还包括一臭氧发生器，所述臭氧发生器出气口通过设有第四控制阀的管路与降解反应池连通。
一种固态有机污染物去除方法，其特点在于包括如下步骤：
A、将固态污染物加入搅拌池中，然后向搅拌池中按质量体积比1:5-1:10加入溶解剂，充分搅拌，然后静置；
B、待静置分层后，打开搅拌池出液口，上清液经过滤器过滤后流入沉淀池，在沉淀池内再次静置；然后开启循环泵一，将沉淀池中的静置液注入分子印迹洗脱吸附柱，经分子印迹洗脱吸附柱吸附后，洗脱液经出液口一流入贮存池一，再经循环泵二重新流入搅拌池中与搅拌池中的土壤再次搅拌用于提取固态污染物中的有机污染物；
C、步骤B每循环一次，关闭分子印迹洗脱吸附柱的出液口一和三，开启洗脱剂容器的阀门，通过循环泵三将洗脱剂注入分子印迹洗脱吸附柱，经分子印迹洗脱吸附柱洗脱后，洗脱剂溶液由循环泵四，从第二出液口流入降解反应池中；
对反应池进行加热，加热温度低于溶剂沸点5-20℃，同时开启冷凝器，降解反应池中的洗脱剂经加热后挥发，经冷凝器冷凝后流入洗脱剂池中；
D、重复B和C步骤多次直至去除固态污染物中的有机污染物或污染物浓度达标；
E、降解反应池在降解反应前，将存贮池二中存贮的初始反应液(即水)通过循环泵四泵入反应池中与降解反应池中剩余的洗脱液(洗脱液：反应液体积比≤1％)混合，关闭与降解反应池连通的所有阀门，然后开启臭氧发生器，将臭氧发生器产生的臭氧通入降解反应池的溶液中，加压密闭反应1-3小时；
F、当降解反应池中的溶液降解至有机污染物达标后，关闭洗脱剂容器下方阀门，开启循环泵三，将反应液经分子印迹柱，通过分子印迹洗脱吸附柱的出液口三转至贮存池二中贮存，等待再次进行降解反应。
所述固态污染物为含有有机污染物的土壤、畜禽排泄物或污泥。
一种液态有机污染物去除方法，其特点在于包括如下步骤：
A、将含有有机污染物的污水经过滤器过滤后流入沉淀池，在沉淀池内静置一段时间；然后开启循环泵一，将沉淀池中的静置液注入分子印迹洗脱吸附柱，经分子印迹洗脱吸附柱洗脱后，洗脱液一经出液口流入贮存池一，再经循环泵重新注入分子印迹洗脱吸附柱；
B、步骤A每循环一次，关闭分子印迹洗脱吸附柱的出液口一和三，开启洗脱剂容器的阀门，通过循环泵三将洗脱剂注入分子印迹洗脱吸附柱，经分子印迹洗脱吸附柱洗脱后，洗脱剂溶液由循环泵四，从第二出液口流入降解反应池中；
对反应池进行加热，加热温度低于溶剂沸点5-20℃，同时开启冷凝器，降解反应池中的洗脱剂经加热后挥发，经冷凝器冷凝后流入洗脱剂池中；
C、重复A和B步骤多次次直至去除溶液中的有机污染物或浓度达标；
D、降解反应池在降解反应前，将存贮池二中存贮的初始反应液(即水)通过循环泵四泵入反应池中与降解反应池中剩余的洗脱液(洗脱液：反应液体积比≤1％)混合，关闭与降解反应池连通的所有阀门，然后开启臭氧发生器，将臭氧发生器产生的臭氧通入降解反应池的溶液中，加压密闭反应1-3小时；
E、当降解反应池中的溶液降解至有机污染物达标后，关闭洗脱剂容器下方阀门，开启循环泵三，将反应液经分子印迹柱，通过分子印迹洗脱吸附柱的出液口三转至贮存池二中贮存，等待再次进行降解反应。
相比现有技术，本发明提供的一种有机污染物去除系统有益效果体现在：
本发明提供的一种有机污染物去除系统及去除方法，先通过搅拌池将固态污染物中的有机污染物溶解于溶解剂中，然后通过沉淀池沉淀后，将含有有机污染物的溶液过分子印迹洗脱吸附柱进行定向循环洗脱，去除固态污染物中的有机污染物；而分子印迹洗脱吸附柱再通过洗脱剂将吸附在洗脱柱中的有机污染物洗脱富集于降解反应池中，最后通过臭氧氧化方法对有机污染物快速有效降解。
本发明系统既可以对诸如土壤、畜禽排泄物和污泥等固态污染物进行定向去除有机污染物，也可用于对污染废水中的有机污染物进行定向富集处理，提高去除效率。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明多分支进液管结构示意图。
图3是不同溶剂比对磺胺降解的影响。
图4是不同pH对磺胺降解效果的影响。
图中标号：1有机污染物盛放容器、2搅拌池、20多分支进液管、201第一进液管、202第二进液管、203第三进液管、204阀、205流量计、3沉淀池、4分子印迹洗脱吸附柱、5洗脱剂容器、6降解反应池、71第一控制阀、72第二控制阀、73第三控制阀、74第四控制阀、81第一循环泵、82第二循环泵、83第三循环泵、84第四循环泵、85第五循环泵、9杂质过滤器、10冷凝器、11第一贮存池、12第二贮存池、13臭氧发生器。
具体实施方式
下面对本发明的实施例做详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，一种有机污染物去除系统，包括有机污染物盛放容器1、搅拌池2、沉淀池3、分子印迹洗脱吸附柱4、洗脱剂容器5，降解反应池6、臭氧发生器13、第一循环泵(包括第一循环泵81、第二循环泵82、第三循环泵83、第四循环泵84、第五循环泵85。
其中，有机污染物盛放容器1的出料口连通搅拌池2，搅拌池2设有溶剂加液口，溶剂加液口连接一多分支进液管20，该多分支进液管设有第一进液管201、第二进液管202、第三进液管203等，每个进液管分别设有阀204和流量计205。
搅拌池2内设有搅拌器，搅拌池通过管道与沉淀池连通，并自连通的管路上优选设置一杂质过滤器9，沉淀池3出口通过管道与分子印迹洗脱吸附柱4的进液口连通，在连通沉淀池与分子印迹洗脱吸附柱的管路上设有第一循环泵81。
分子印迹洗脱吸附柱4的底部出液口通过设有第二循环泵82的管路与搅拌池2回液口连通。
分子印迹洗脱吸附柱4还设有洗脱剂入口和洗脱剂出口，洗脱剂入口通过设有第三循环泵83的管路与洗脱剂容器5连通，洗脱剂容器出口设有第一控制阀71，并通过设有第四循环泵84的管路与降解反应池6的进液口连通。洗脱剂容器5设有观察口。
进一步，分子印迹洗脱吸附柱的底部出液口与搅拌池连接的管路上还设有第一贮存池11。
进一步，分子印迹洗脱吸附柱的底部还设有一出液口，所述出液口通过管道与第二贮存池12连通，所述第二贮存池与降解反应池之间通过设有第五循环泵85的管路连通。
进一步，所述降解反应池设有自加热系统，所述降解反应池设有挥发口，所述挥发口通过带阀管路与冷凝器10连通，所述管路上设有第二控制阀72，所述冷凝器的出口与洗脱剂容器连通。
进一步，降解反应池6设有与第三循环泵83进口相连通的管路，所述管路上设有第三控制阀73。当本发明定向去除的污染物为亲水性污染物时，也可只采用贮存池二中反应液进行循环洗脱。
进一步，本发明系统还包括一臭氧发生器13，臭氧发生器13出气口通过设有第四控制阀74的管路与降解反应池6连通。
本发明上述系统既可以处理含有有机污染物的土壤、畜禽排泄物和污泥等固态污染物，也可以处理含有有机污染物的液态废水，以下以去除土壤和污泥中的污染物为例，对本发明系统的处理方法给出进一步详细方案。
实施例1
一、磺胺分子印迹聚合物制备
以磺胺为模板分子溶解于乙腈制成浓度为0.1M/L的溶液，加入功能单体2-乙烯基吡啶(2-VP)，于室温下在超声振荡45min，使复合模板分子与功能单体充分结合；然后加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)；再加入偶氮二异丁腈(AIBN)混合均匀，超声振荡30min，在N2保护下置60℃水浴中加热16h，得到白色固体聚合物；其模板分子：功能单体：交联剂：引发剂的摩尔比为1:5:25:1。所得的白色固体聚合物粉碎，研磨后同时过200-250目筛，用乙腈为洗脱剂，洗脱聚合物中的模板分子，再用去离子水洗脱，收集产物于烘箱中60℃干燥，备用。
二、不同溶剂比对磺胺降解的影响实验
配制浓度100.0mg/L磺胺溶液，分别取1.0mL加入0、1、3mL乙腈后蒸馏水定容至100mL，获得含1％、2％和4％乙腈磺胺溶液，采用臭氧降解，臭氧流量为10mL/min，臭氧发生器臭氧产率为30g/h，室温常压下降解1h，结果见图3，磺胺降解率分别为82.56％、77.26％和59.3％。说明随着有机溶剂含量增加降解效果降低。
三、不同pH对磺胺降解效果的影响
配制浓度100.0mg/L磺胺溶液，分别取1.0mL加入不同pH(pH＝1、3、5、7、9、11，pH采用0.1M氢氧化钠和盐酸调节)的蒸馏水定容至100mL，采用上述条件室温下降解30min，结果见图4。磺胺降解效果碱性条件优于酸性条件，pH＝11.0条件下降解率为86.5％。
三、含有磺胺的污泥污染物的去除方法，包括如下步骤：
A、将200g磺胺污染的污泥(干重，磺胺含量为100mg/kg)加入搅拌池中，然后向搅拌池中加入1L柠檬酸甲醇溶液(0.1M/L柠檬酸水溶液和甲醇体积比1:1混合)，浸泡1h，搅拌30min后，静置30min；
B、待静置分层后，打开搅拌池出液口，上清液经过滤器过滤后流入沉淀池，在沉淀池内再次静置30min；然后开启循环泵一，将沉淀池中的静置液流经磺胺分子印迹柱，静置液经分子印迹柱出液口一流入贮存池，再经循环泵二重新流入搅拌池中与搅拌池中的污泥再次搅拌用于提取污染污泥中的有机污染物；
上述磺胺分子印迹柱内按质量比1:5填充有磺胺分子印迹聚合物和玻璃珠；
C、步骤B每循环一次，关闭分子印迹洗脱吸附柱的出液口一，开启洗脱剂容器的阀门，通过循环泵三将洗脱剂(洗脱剂为100mL纯乙腈溶液)注入分子印迹洗脱吸附柱，洗脱溶液从分子印迹洗脱吸附柱的第二出液口流入降解反应池中；
对反应池进行加热，至溶液温度达到65℃，同时开启冷凝器，降解反应池中的洗脱剂经加热后挥发，经冷凝器冷凝后流入洗脱剂池中；
D、重复B和C步骤2次，经测污泥中的有机污染物含量为8.5mg/kg；
E、降解反应池在降解反应前，将存贮池二中存贮的初始反应液(即水)通过循环泵四泵入反应池中与降解反应池中剩余的洗脱液(洗脱液：反应液体积比≤1％，使乙腈的体积浓度占整个反应液体积1％以下)混合，并调节反应液的pH＝11.0，关闭与降解反应池连通的所有阀门，然后开启臭氧发生器，将臭氧发生器产生的臭氧通入降解反应池的溶液中，加压0.1MPa下密闭反应1.0小时；臭氧通入量与降解溶液的比例是0.1g/L；经测反应前的溶液磺胺含量为34.5mg/L，降解反应后的磺胺含量为0.1mg/L。
F、当降解反应池中的溶液降解至有机污染物达标后，关闭洗脱剂容器下方阀门，开启循环泵三，将反应液经分子印迹柱，通过分子印迹洗脱吸附柱的出液口三转至贮存池二中的贮存，等待再次进行降解反应。
实施例2
一、联苯类分子印迹聚合物制备方法如下：
以联苯或PCBs为模板分子溶解于乙腈制成浓度为0.1M/L的溶液，加入功能单体α-甲基丙烯酸(MAA)，于室温下在超声振荡45min，使复合模板分子与功能单体充分结合；然后加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)；再加入偶氮二异丁腈(AIBN)混合均匀，超声振荡30min，在N2保护下置60℃水浴中加热16h，得到白色固体聚合物；其模板分子：功能单体：交联剂：引发剂的摩尔比为1:5:40:1。所得的白色固体聚合物粉碎，研磨后同时过200-250目筛，用正己烷为洗脱剂，洗脱聚合物中的模板分子，再依次以丙酮和去离子水洗脱，收集产物于烘箱中60℃干燥，备用。
二、一种含有多氯联苯的土壤污染物的去除方法，包括如下步骤：
A、将200g多氯联苯污染的土壤(PCB28含量为100mg/kg)加入搅拌池中，然后向搅拌池中加入2L柠檬酸丙酮溶液(0.1M/L柠檬酸水溶液和丙酮体积比1:1混合)，浸泡1.5h，搅拌30min后，静置30min；
B、待静置分层后，打开搅拌池出液口，上清液经过滤器过滤后流入沉淀池，在沉淀池内再次静置30min；然后开启循环泵，将沉淀池中的静置液流经联苯类分子印迹柱，静置液经分子印迹柱出液口一流入贮存池，再经循环泵重新流入搅拌池中与搅拌池中的土壤再次搅拌用于提取污染土壤中的有机污染物；
上述联苯类分子印迹柱内按质量比1:5填充有联苯类分子印迹聚合物和玻璃珠；
C、步骤B每循环一次，关闭分子印迹洗脱吸附柱的出液口一，开启洗脱剂容器的阀门，通过循环泵三将洗脱剂(洗脱剂为纯丙酮溶液)注入分子印迹洗脱吸附柱，洗脱溶液从分子印迹洗脱吸附柱的第二出液口流入降解反应池中；
对反应池进行加热，至溶液温度达到45℃，同时开启冷凝器，降解反应池中的洗脱剂经加热后挥发，经冷凝器冷凝后流入洗脱剂池中；
D、重复B和C步骤3次，经测土壤中的有机污染物PCB28含量为6.9mg/kg；
E、降解反应池在降解反应前，将存贮池二中存贮的初始反应液(即水)通过循环泵四泵入反应池中与降解反应池中剩余的洗脱液(洗脱液：反应液体积比≤1％，使丙酮的体积浓度占整个反应液体积1％以下)混合，并调节反应液的pH＝11.0，关闭与降解反应池连通的所有阀门，然后开启臭氧发生器，将臭氧发生器产生的臭氧通入降解反应池的溶液中，加压0.5MPa下密闭反应3.0小时；臭氧通入量与降解溶液的比例是0.1g/L；经测反应前的溶液PCB28含量为37.1mg/L，降解反应后的PCB28含量为2.1mg/L。
F、当降解反应池中的溶液降解至有机污染物达标后，关闭洗脱剂容器下方阀门，开启循环泵三，将反应液经分子印迹柱，通过分子印迹洗脱吸附柱的出液口三转至贮存池二中的贮存，等待再次进行降解反应。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种固态有机污染物去除方法，其特征在于包括如下步骤：
A、将固态污染物加入搅拌池中，然后向搅拌池中按质量体积比1:5-1:10加入溶解剂，充分搅拌，然后静置；
B、待静置分层后，打开搅拌池出液口，上清液经过滤器过滤后流入沉淀池，在沉淀池内再次静置；然后开启循环泵一，将沉淀池中的静置液注入分子印迹洗脱吸附柱，污染物经分子印迹洗脱吸附柱吸附后，溶解液经出液口一流入贮存池一，再经循环泵二重新流入搅拌池中与搅拌池中的土壤再次搅拌用于提取固态污染物中的有机污染物；
C、步骤B每循环一次，关闭分子印迹洗脱吸附柱的出液口一和三，开启洗脱剂容器的阀门，通过循环泵三将洗脱剂注入分子印迹洗脱吸附柱，洗脱分子印迹洗脱吸附柱，洗脱剂溶液由循环泵四，从第二出液口流入降解反应池中；
对反应池进行加热，加热温度低于溶剂沸点5-20℃，同时开启冷凝器，降解反应池中的洗脱剂经加热后挥发，经冷凝器冷凝后流入洗脱剂池中；
D、重复B和C步骤多次直至去除固态污染物中的有机污染物或污染浓度达标；
E、降解反应池在降解反应前，将存贮池二中存贮的初始反应液(即水)通过循环泵四泵入反应池中与降解反应池(6)中剩余的洗脱液(洗脱液：反应液体积比≤1％)混合，关闭与降解反应池(6)连通的所有阀门，然后开启臭氧发生器，将臭氧发生器产生的臭氧通入降解反应池的溶液中，加压密闭反应1-3小时；
F、当降解反应池中的溶液降解至有机污染物达标后，关闭洗脱剂容器(5)下方阀门，开启循环泵三，将反应液经分子印迹柱，通过分子印迹洗脱吸附柱的出液口三转至贮存池二中贮存，等待再次进行降解反应。
2.根据权利要求1所述的一种固态有机污染物去除方法，其特征在于，所述固态污染物为含有有机污染物的土壤、畜禽排泄物或污泥。
3.一种液态有机污染物去除方法，其特征在于包括如下步骤：
A、将含有有机污染物的污水经过滤器过滤后流入沉淀池，在沉淀池内静置一段时间；然后开启循环泵一，将沉淀池中的静置液注入分子印迹洗脱吸附柱，经分子印迹洗脱吸附柱洗脱后，洗脱液一经出液口流入贮存池一，再经循环泵重新注入分子印迹洗脱吸附柱；
B、步骤A每循环一次，关闭分子印迹洗脱吸附柱的出液口一和三，开启洗脱剂容器的阀门，通过循环泵三将洗脱剂注入分子印迹洗脱吸附柱，经分子印迹洗脱吸附柱洗脱后，洗脱剂溶液由循环泵四，从第二出液口流入降解反应池中；
对反应池进行加热，加热温度低于溶剂沸点5-20℃，同时开启冷凝器，降解反应池中的洗脱剂经加热后挥发，经冷凝器冷凝后流入洗脱剂池中；
C、重复A和B步骤多次直至去除土壤中的有机污染物或污染物浓度达标；
D、降解反应池在降解反应前，将存贮池二中存贮的初始反应液(即水)通过循环泵四泵入反应池中与降解反应池(6)中剩余的洗脱液(洗脱液：反应液体积比≤1％)混合，关闭与降解反应池(6)连通的所有阀门，然后开启臭氧发生器，将臭氧发生器产生的臭氧通入降解反应池的溶液中，加压密闭反应1-3小时；
E、当降解反应池中的溶液降解至有机污染物达标后，关闭洗脱剂容器(5)下方阀门，开启循环泵三，将反应液经分子印迹柱，通过分子印迹洗脱吸附柱的出液口三转至贮存池二中贮存，等待再次进行降解反应。
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