CN114477452B - 一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法 - Google Patents
一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114477452B CN114477452B CN202210228195.XA CN202210228195A CN114477452B CN 114477452 B CN114477452 B CN 114477452B CN 202210228195 A CN202210228195 A CN 202210228195A CN 114477452 B CN114477452 B CN 114477452B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reactor
- biochar
- uasb
- landfill leachate
- tetracycline antibiotics
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
- C02F3/1226—Particular type of activated sludge processes comprising an absorbent material suspended in the mixed liquor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
- C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/2846—Anaerobic digestion processes using upflow anaerobic sludge blanket [UASB] reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
- B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4875—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being a waste, residue or of undefined composition
- B01J2220/4887—Residues, wastes, e.g. garbage, municipal or industrial sludges, compost, animal manure; fly-ashes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,该方法在对垃圾渗滤液进行处理的过程中,垃圾渗滤液输入至UASB反应器内进行厌氧生物处理,通过UASB反应器中厌氧微生物的作用,去除废水中的大部分有机物和产生具有回收利用价值的沼气;UASB出水进入MBR反应器,MBR反应器内接种有污泥并加入有生物炭,MBR反应器内进行空气曝气的条件下反应,由MBR反应器的出水泵抽吸出净化处理后的水分。本发明在UASB+MBA生物处理工艺下处理垃圾渗滤液,对四环素类抗生素的去除率能够高达73%~78%,实用性强,且在MBR反应器中进一步投加改性生物炭,四环素类抗生素去除率能进一步提升至94%~96%,是目前许多现有技术所不能达到的去除效果。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾渗滤液污染物去除技术领域,具体涉及一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法。
背景技术
抗生素被广泛用于规模化畜牧养殖场牲畜的细菌感染治疗和免疫力提升。大部分抗生素动物摄入后不能被吸收和代谢,高达70%~90%的给药量随后由动物排泄至环境中。抗生素在环境中的半衰期相对较短,但若抗生素持续排放到环境中,会导致持久性污染长期存在。环境中一定浓度水平的抗生素不仅可能对某些敏感生物产生毒性影响,而且还可能导致耐药细菌的产生、转移和传播,这将降低抗生素对人类和动物病原体的治疗潜力。因此,抗生素被作为新型污染物近年广受关注。
地表水、河流沉积物、城市污水处理厂、土壤和其他环境介质中均发现了高浓度抗生素的分布。垃圾填埋场作为抗生素重要的“汇”和“源”,近年也被广泛研究。如日本和新加坡在垃圾渗滤液中均检测到了相当浓度不同种类的抗生素。国内垃圾渗滤液样本中也同样发现了抗生素的分布。例如,上海某垃圾填埋场渗滤液中磺胺类、大环内酯类和四环素类抗生素的总浓度均较高。广东某垃圾填埋场渗滤液中共检测出11种抗生素。而在浙江省3个垃圾填埋场渗滤液中均发现了磺胺类、大环内酯类和四环素类抗生素的分布。其中,四环素(TC)和土霉素(OTC)等四环素类抗生素是最常见的抗生素,在垃圾填埋场渗滤液原水和处理系统出水均有被高频次检出。
渗滤液处理工艺通常采用生物处理加膜处理方式,研究表明抗生素经过渗滤液整个处理工艺后能去除百分之九十以上,但除了生物处理对其有部分去除效果外,主要依托后续的膜处理工艺,如纳滤、反渗透等。即便去除率较高,但仍有相当量的抗生素会随出水排放,持续的垃圾填埋导致渗滤液尾水中抗生素的持续排放,从而对环境产生潜在影响。而且渗滤液排放标准中,并未将抗生素这种新型污染物列为控制指标,因此它的排放更具风险性。
由生物质在低氧环境中热解形成的生物炭,与活性炭相似,具有多孔性结构和中高比表面积。生物炭表面含有非碳化部分,包括含氧的羧基、羟基和酚官能团,可以固定污染物。作为一种经济高效的吸附剂,生物炭已成功作为土壤添加剂用于土壤中有机污染物的吸附处理。此外,生物炭作为水体中的吸附剂,对抗生素等有机物也有较明显的吸附作用。如有研究表明从稻壳中提取的生物炭对四环素具有较好的吸附性,而且吸附容量取决于生物炭表面积、表面官能团、孔隙度以及水体本身性质(如pH)的影响。
然而,生物炭用于渗滤液中污染物的去除,尤其是渗滤液中四环素类抗生素的去除效果尚不清楚,且不同性质生物炭去除四环素类抗生素的条件也有待明确。
发明内容
针对现有技术对垃圾渗滤液中四环素类抗生素去除效率不高的问题,本发明的目的在于提供一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法。
为了实现上述目的,本发明提供以下技术方案:
一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,采用UASB+MBR组合反应器降解处理垃圾渗滤液,UASB反应器自下而上包含厌氧污泥反应区、三相分离器和沉淀澄清区,沉淀澄清区上设有排气装置;MBR反应器包括内含膜组件的膜池,膜池底部设有曝气装置,膜组件的出水口通过管路连接有出水泵;
在对垃圾渗滤液进行降解处理的过程中,包括以下步骤:
S1:垃圾渗滤液输入至UASB反应器内进行厌氧生物处理,通过UASB反应器中厌氧微生物的作用,去除废水中的大部分有机物和产生具有回收利用价值的沼气;
S2:UASB出水进入MBR反应器,MBR反应器内接种有污泥并加入有生物炭,在MBR反应器内曝气的条件下反应,由MBR反应器的出水泵抽吸出净化处理后的水分。反应器稳定运行后测定进水和出水中的TC和OTC浓度并计算其去除率。
进一步地,步骤S1中所述垃圾渗滤液为正常运营生活垃圾填埋场渗滤液,其pH为6~9,COD值在5000mg/L以下,四环素类抗生素的含量在5000μg/L以下。
进一步地,UASB反应器中厌氧污泥接种的浓度为20~40g/L,优选为30g/L,UASB反应器水流上升流速为0.1~0.3m/h,优选为0.15~0.25m/h。
进一步地,步骤S2中MBR反应器中污泥接种的浓度为3~10g/L,优选为5~6g/L,MBR反应器中生物炭的投加浓度为0.5~2g/L,优选为1g/L,生物炭的投加方式为一次性投入,生物炭的目数在100目以上。
进一步地,UASB反应器和MBA反应器中的水力停留时间之比为1~2:1,优选为1.5:1。UASB反应器中的水力停留时间为50~70小时,优选为60小时。
进一步地,MBR反应器内曝气的溶解氧浓度为1~3mg/L,优选为2mg/L。
本发明所述生物炭的制备方法如下:取水稻秸秆置于密闭高压反应釜进行水热炭化处理,以3~7℃/min的升温速率升温至550~650℃后,恒温维持1~3h,随后冷却至室温,用去离子水清洗至中性,烘干、过筛,得到生物炭。
进一步地,所述生物炭的制备还包括改性的操作,具体步骤为:将制得的生物炭加入至KH2PO4水溶液中,搅拌1~3h后抽滤,烘干,即得到改性后的生物炭。所述KH2PO4水溶液的浓度为0.5~2mol/L,优选为1mol/L,KH2PO4水溶液中的KH2PO4与生物炭的质量比为1~3:1,优选为2:1。
与现有技术相比,本发明取得的有益效果是:
1)本发明通过分析3种生物处理工艺(分别为A/O,A/A/O和UASB+MBA)对垃圾渗滤液中四环素类抗生素及其他常规污泥物的去除效果,确定采用UASB+MBA生物处理工艺处理垃圾渗滤液。在UASB+MBA生物处理工艺的最优水力参数条件下处理垃圾渗滤液,对四环素类抗生素的去除率能够维持在73%~78%,实用性强。
2)本发明在UASB+MBA工艺的最优水力参数条件下,进一步投加生物炭,包括分别投加生物炭和改性生物炭,使四环素类抗生素去除率得到进一步提高,由投加前的73%~78%分别提升至91%~93%和94%~96%,是目前许多现有技术所不能达到的去除效果,为去除垃圾渗滤液中四环素类抗生素提供了有效的技术方法。
3)本发明生物炭制备的原料为废弃生物质,原料来源广泛且容易获得,而且生物炭制备时的热解温度低、能耗小,其生产成本相较于现有常规活性炭的制备成本低。生物炭吸附抗生素除了物理吸附外,主要还有化学吸附作用,吸附作用和生物炭孔径、比表面积以及表面官能团都有关,生物炭经改性后,生物炭孔径增大、比表面积也显著增加、官能团的改变也使得化学键接作用进一步增加,这些都使得吸附作用增加,四环素类抗生素去除的处理效果提升。
附图说明
图1为本发明的垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除装置的结构示意图;
图2为在实施例1中设定的UASB+MBA最优工艺条件下,不同处理条件下(未投加生物炭、投加生物炭、投加改性生物炭)四环素类抗生素去除率对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围并不限于此。
实施例:
本发明的垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除装置的结构示意图如图1所示,包括储水箱1、进水泵2、UASB反应器3、MBA反应器7和出水泵9。UASB反应器自下而上包含厌氧污泥反应区、三相分离器4和沉淀澄清区,储水箱1通过进水泵2与UASB反应器3的厌氧污泥反应区由管路连接,沉淀澄清区上设有排气装置,排气装置包括设置在沉淀澄清区中的排气管组件5,UASB反应器3中降解有机物产生的沼气通过排气管组件5向外排出并收集起来。MBR反应器7包括内含膜组件8的膜池,膜池底部设有曝气装置,曝气装置包括均匀设置在膜池底壁上的若干曝气头6,曝气头6通过管路连接空气曝气器。膜组件8的出水口通过管路连接有出水泵9。
本发明的实施例中,垃圾渗滤液中四环素类抗生素测定采用固相萃取–高效液相色谱法。使用C18色谱柱和紫外可见检测器,柱温为35oC;流速为0.8mL/min;进样量为10µL;流动相为体积比为85:15的草酸缓冲液和乙腈,所述草酸缓冲液的配制过程为:称取优级纯草酸1.26g,用高纯水溶解后定容到1L,最后用0.45μm的滤膜进行真空过滤,所得滤液即为配制的草酸缓冲液。检测波长355nm。由方法空白、加标空白、基质加标、基质加标平行样、样品平行样等控制样监控整个分析过程,并用回收率指示物监测样品的制备和基质的影响。通过回收率校正垃圾渗滤液中四环素类抗生素的定量结果。具体实施中,TC和OTC的定量限分别为0.25和0.15µg/L;渗滤液中四环素类抗生素的回收率为73.0%~83.6%。
本发明实施例中的实验对象为浙江省某正常运营生活垃圾填埋场渗滤液。渗滤液pH为6~9,COD为3745~4050mg/L,BOD5为1978~2266mg/L,氨氮为65~78mg/L,总磷为9~12mg/L。
实施例1:
垃圾渗滤液通过分析3种生物处理工艺(分别为A/O,A/A/O和UASB+MBA)的降解去除效果的对比和优化:
A)不同生物处理工艺条件下四环素类抗生素的去除率
A/O处理工艺:A/O反应器由一8L厌氧池(A)、一24L好氧池(O)和一25L沉淀池组成。在对垃圾渗滤液进行降解处理时,垃圾渗滤液依次从8L厌氧池(A)、24L好氧池(O)和25L沉淀池中流过。沉淀池底部的污泥利用蠕动泵返回厌氧池,回流比为60%~100%;混合液通过蠕动泵从好氧池回流至厌氧池,回流比为100%~300%。8L厌氧池(A)、24L好氧池(O)中的污泥浓度均为4g/L;厌氧池和好氧池中的溶解氧浓度分别控制在0.1~0.2mg/L和5~6mg/L;厌氧池和好氧池中的水力停留时间分别为18小时和54小时,厌氧池和好氧池中的水力停留时间之比为1:3。
A/O处理工艺按照上述操作过程对垃圾渗滤液进行降解处理时,处理效果最好的最优水力参数为:沉淀池底部的污泥利用蠕动泵返回厌氧池的回流比为60%,混合液通过蠕动泵从好氧池回流至厌氧池的回流比为200%,其他条件同A/O处理工艺的上述操作过程,在此条件下最终出水的具体实验结果见表1中。
A/A/O处理工艺:A/A/O反应器由一6L厌氧池(A1)、一6L缺氧池(A2)、一24L好氧池(O)和一25L沉淀池组成。在对垃圾渗滤液进行降解处理时,垃圾渗滤液依次从6L厌氧池(A1)、6L缺氧池(A2)、24L好氧池(O)和25L沉淀池中流过。沉淀池底部的污泥利用蠕动泵返回厌氧池,回流比为60%~100%;混合液通过蠕动泵从好氧池回流至缺氧池,回流比为100%~200%。污泥浓度为4g/L;厌氧池、缺氧池、好氧池中的溶解氧浓度分别控制在0.1~0.2mg/L、0.2~0.6mg/L和5~6mg/L;厌氧池、缺氧池、好氧池中水力停留时间分别为:12小时、12小时和48小时,厌氧池、缺氧池、好氧池中的水力停留时间之比为1:1:4。
A/A/O处理工艺按照上述操作过程对垃圾渗滤液进行降解处理时,处理效果最好的最优水力参数为:沉淀池底部的污泥利用蠕动泵返回厌氧池的回流比为60%,混合液通过蠕动泵从好氧池回流至缺氧池的回流比为200%,其他条件同A/A/O处理工艺的上述操作过程,在此条件下最终出水的具体实验结果见表1中。
UASB+MBA处理工艺:UASB+MBA为一30L上流式厌氧污泥床(UASB)和一20L生物膜反应器(MBA)(图1)。自UASB底部连续进水,水流上升流速控制在0.1~0.2m/h;MBA膜组件为聚丙烯中空纤维滤膜,底部安装微孔曝气装置,溶解氧浓度控制在1.5~2.5mg/L;UASB厌氧污泥接种浓度为30g/L,MBA污泥接种浓度为5g/L;UASB和MBA中的水力停留时间之比为1.5:1。三个反应器均置于25oC的恒温室。UASB+MBA处理工艺的最终出水的实验结果见表1中。
上述3种生物处理工艺的具体实施实验中,向垃圾渗滤液中投加一定量的TC和OTC标准溶液,测得进水初始TC和OTC加标后的终浓度分别为2052~2108μg/L和2148~2295μg/L。在保持相同渗滤液进水量的条件下(相同处理量),分别调节各反应器水力参数使反应稳定进行。测定反应器进水和出水中的TC和OTC浓度并计算其去除率,比较不同生物处理工艺对四环素类抗生素的去除率,同时比较渗滤液常规污染物COD、氨氮及总磷的去除效果,以获得最优生物处理工艺。
上述3种生物处理工艺的实验测试结果列于表1中,三种生物处理工艺均具有一定的四环素类抗生素去除率。其中UASB+MBA去除效果最好,TC和OTC的平均去除率分别达到了75%和68%。在A/O和A/A/O处理工艺中TC和OTC的平均去除率分别为55%、61%和57%、58%。进一步比较渗滤液常规污泥物的去除率,UASB+MBA处理工艺对COD的平均去除率达到了72%,明显高于其他两种工艺。三种工艺对氨氮和总磷的去除都比较有限,没有明显差别。
可见,采用UASB+MBA生物处理工艺处理垃圾渗滤液时,四环素类抗生素去除率最高。
B)UASB+MBA工艺不同水力参数条件下运行效率
为了进一步提高UASB+MBA工艺对渗滤液中四环素类抗生素的去除效果,对影响该工艺运行效率的水力参数进行了优化。主要分析了不同水流上升流速对UASB运行效率和溶解氧浓度对MBR运行效率的影响。
1)重复步骤A中UASB+MBA处理工艺的条件参数,不同之处在于仅改变UASB水流上升流速,实验结果为:当UASB水流上升流速分别设定为0.1m/h、0.15m/h、0.2m/h和0.25m/h时,UASB渗滤液出水COD去除率分别为38%、35%、30%和27%,UASB产气率分别为20ml/L、25ml/L、27ml/L和26ml/L(即UASB反应器进行厌氧降解处理时,每L垃圾渗滤液降解处理产生的沼气体积ml),综合两者分析,确定水流上升流速0.15m/h为最优流速。
2)重复步骤A中UASB+MBA处理工艺的条件参数,不同之处在于仅改变MBR溶解氧浓度,实验结果为:当MBR溶解氧浓度分别设定为0.5mg/L、1mg/L、1.5mg/L、2mg/L和2.5mg/L时,MBR渗滤液出水COD去除率分别为59%、75%、71%、75%和77%,综合考虑处理效果和运行经济性,确定溶解氧浓度2mg/L为最优浓度。此时TC和OTC的去除率分别为78%和73%。
因此综上,UASB+MBA作为去除垃圾渗滤液中四环素类抗生素的主体生物处理工艺。其最优水力参数设定为:UASB水流上升流速为0.15m/h,MBA溶解氧浓度为2mg/L。此时四环素类抗生素的去除率为73%~78%。
实施例2
在实施例1中设定的最优工艺条件下进行生物炭的制备和投加
A生物炭的制备
生物炭制备原材料水稻秸秆取自浙江省某农田。将采集来的水稻秸秆经水洗、干燥后粉碎过80目筛备用。采用高温慢速热解法制备生物炭,即称取一定量的水稻秸秆置于密闭高压反应釜进行水热炭化处理,以5oC/min升至600℃后维持2h,待冷却至室温后用去离子水清洗至中性,于60℃烘箱中干燥24h后过100目筛,得到水稻秸秆生物炭。该生物炭孔径为17.0nm,比表面积为21.7m2/g。
B生物炭的投加
在实施例1中设定的UASB+MBA最优工艺条件下运行反应器(UASB水流上升流速0.15m/h;MBR溶解氧浓度2mg/L),在MBR进口处投加上述生物炭,MBR底部曝气装置连续供氧以满足微生物生长和使部分生物炭悬浮的要求。生物炭投加为一次性投入,投入量为1g/L。反应器稳定运行后测定进水和出水中的TC和OTC浓度并计算其去除率,同时分析渗滤液常规污染物COD、氨氮及总磷的去除效果。
生物炭投加2d、4d和6d后的四环素类抗生素去除率如表2所示,3个时间段四环素类抗生素的去除维持较稳定的态势,TC和OTC的去除率分别为91%~92%和91%~93%,较之未加生物炭之前四环素类抗生素去除率有了显著提高。这可能是因为加入的生物炭作为吸附基质吸附集聚了四环素类抗生素,同时也将微生物尽可能地保留在反应器系统内,从而促进了生物降解作用。这从COD去除率相较于未加生物炭之前有了明显提高也可看出,此时COD的去除率已提升至91%~92%,有机污染物去除效率较高。氨氮和总磷的去除效果没有明显改善。
可见,在UASB+MBA生物反应器最优水力参数条件下,投加生物炭后,该反应器对四环素类抗生素的去除率为91%~93%,显著高于投加前四环素类抗生素的去除率。
实施例3
在实施例1中设定的最优工艺条件下进行改性生物炭的制备和投加
A)改性生物炭的制备:
水稻秸秆经水洗、干燥后粉碎过80目筛后采用高温慢速热解法制备生物炭,即称取一定量的水稻秸秆置于密闭高压反应釜进行水热炭化处理,以5oC/min升至600oC后维持2h,待冷却至室温后用去离子水清洗至中性,于60℃烘箱中干燥24h后备用。制备1mol/L的KH2PO4溶液,以质量比2:1(KH2PO4:生物炭)加入备用生物炭,搅拌2h后抽滤,于100oC烘箱中干燥10h后过100目筛,制得改性生物炭。该改性生物炭孔径为21.2nm,比表面积为66.8m2/g。
B)改性生物炭的投加:
在实施例1中设定的UASB+MBA最优工艺条件下运行反应器(UASB水流上升流速0.15m/h),在MBR进口处投加上述改性生物炭(图1),MBR底部曝气装置连续供氧(溶解氧浓度2mg/L)以满足微生物生长和使部分改性生物炭悬浮的要求。改性生物炭投加为一次性投入,投入量为1g/L。反应器稳定运行后测定进水和出水中的TC和OTC浓度并计算其去除率,同时分析渗滤液常规污染物COD、氨氮及总磷的去除效果。
如表3所示,投加改性生物炭后,TC和OTC的去除率分别提升至95%~96%和94%~95%,显著高于未投加改性生物炭前,也明显高于投加未改性生物炭时的去除率。COD去除率为91%~93%,与未投加前相比有显著提升,与投加未改性生物炭相比,提升幅度不明显。氨氮和总磷的去除效果没有明显改善。
可见,在UASB+MBA反应器最优水力参数条件下,投加改性生物炭后,UASB+MBA反应器对四环素类抗生素的去除率为94%~96%,显著高于投加前和投加未改性生物炭时的四环素类抗生素的去除率(图2)。
综上可见,在最优生物处理条件下,投加改性生物炭后,渗滤液处理工艺对四环素类抗生素的去除率显著提升至94%~96%,提高了出水安全性。
本发明通过渗滤液不同生物处理工艺比选得出UASB+MBA为最优生物处理工艺,并进一步优化其水力参数,获得较高的四环素类抗生素去除率,然后分别投加生物炭和改性生物炭进行比较,最终得出投加改性生物炭后垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除率达到94%~96%,不同处理条件下四环素类抗生素去除率见图2。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。
Claims (10)
1.一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,其特征在于采用UASB+MBR组合反应器降解处理垃圾渗滤液,UASB反应器自下而上包含厌氧污泥反应区、三相分离器和沉淀澄清区,沉淀澄清区上设有排气装置;MBR反应器包括内含膜组件的膜池,膜池底部设有曝气装置,膜组件的出水口通过管路连接有出水泵;
在对垃圾渗滤液进行降解处理的过程中,垃圾渗滤液输入至UASB反应器内进行厌氧生物处理,通过UASB反应器中厌氧微生物的作用,去除废水中的大部分有机物和产生具有回收利用价值的沼气;UASB出水进入MBR反应器,MBR反应器内接种有污泥并加入有生物炭,MBR反应器内进行空气曝气的条件下反应,由MBR反应器的出水泵抽吸出净化处理后的水分;
UASB反应器中厌氧污泥接种的浓度为20~40g/L,UASB反应器水流上升流速为0.1~0.3m/h;
MBR反应器中污泥接种的浓度为3~10g/L,MBR反应器中生物炭的投加浓度为0.5~2g/L;
UASB反应器和MBA反应器中的水力停留时间之比为1~2:1;UASB反应器中的水力停留时间为50~70小时;
MBR反应器内曝气的溶解氧浓度为1~3mg/L。
2.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,其特征在于所述垃圾渗滤液的pH为6~9,COD值在5000mg/L以下,四环素类抗生素的含量在5000μg/L以下。
3.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,其特征在于UASB反应器中厌氧污泥接种的浓度为30g/L,UASB反应器水流上升流速为0.15~0.5m/h。
4.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,其特征在于MBR反应器中污泥接种的浓度为5~6g/L,MBR反应器中生物炭的投加浓度为1g/L,生物炭的目数在100目以上。
5.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,其特征在于UASB反应器和MBA反应器中的水力停留时间之比为1.5:1;UASB反应器中的水力停留时间为60小时。
6.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,其特征在于MBR反应器内曝气的溶解氧浓度为2mg/L。
7.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,其特征在于所述生物炭的制备方法如下:取水稻秸秆置于密闭高压反应釜进行水热炭化处理,以3~7℃/min的升温速率升温至550~650℃后,恒温维持1~3h,随后冷却至室温,用去离子水清洗至中性,烘干、过筛,得到生物炭。
8.如权利要求7所述的一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,其特征在于所述生物炭的制备还包括改性的操作,具体步骤为:将制得的生物炭加入至KH2PO4水溶液中,搅拌1~3h后抽滤,烘干,即得到改性后的生物炭。
9.如权利要求8所述的一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,其特征在于所述KH2PO4水溶液的浓度为0.5~2mol/L,KH2PO4水溶液中的KH2PO4与生物炭的质量比为1~3:1。
10.如权利要求9所述的一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法,其特征在于所述KH2PO4水溶液的浓度为1mol/L,KH2PO4水溶液中的KH2PO4与生物炭的质量比为2:1。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210228195.XA CN114477452B (zh) | 2022-03-08 | 2022-03-08 | 一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210228195.XA CN114477452B (zh) | 2022-03-08 | 2022-03-08 | 一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114477452A CN114477452A (zh) | 2022-05-13 |
CN114477452B true CN114477452B (zh) | 2023-05-30 |
Family
ID=81485923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210228195.XA Active CN114477452B (zh) | 2022-03-08 | 2022-03-08 | 一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114477452B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116832779A (zh) * | 2023-08-04 | 2023-10-03 | 南京信息工程大学 | 一种基于堆肥预处理的固废源水热炭吸附剂制备方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2708893A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Saudi Arabian Oil Company | Suspended media granular activated carbon membrane biological reactor system and process |
CN101654311A (zh) * | 2009-06-26 | 2010-02-24 | 上海大学 | 一种处理抗生素废水的新方法 |
WO2010133177A1 (zh) * | 2009-05-22 | 2010-11-25 | 上海同济建设科技有限公司 | 一种垃圾渗滤液废水处理系统及其工艺 |
ES2362298A1 (es) * | 2011-04-26 | 2011-07-01 | Universidade De Santiago De Compostela | Proceso para la eliminación de productos farmacéuticos presentes en aguas residuales. |
CN110294573A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-10-01 | 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 | 一种利用uasb厌氧反应器、mbr、超滤及反渗透处理垃圾渗滤液系统 |
CN113264643A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-08-17 | 知和环保科技有限公司 | 一种焚烧厂渗滤液达标排放的处理工艺 |
CN113336327A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-09-03 | 西安建筑科技大学 | 一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器的增效方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1232342B (it) * | 1989-09-28 | 1992-01-28 | Foster Wheeler Italiana | Metodo di trattamento del percolato prodotto dalle discariche controllate di rifiuti solidi urbani ed assimilabili e relativo impianto. |
CN105854810A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-08-17 | 环境保护部华南环境科学研究所 | 玉米秸秆生物炭及利用其去除水中三氯生的方法和应用 |
CN110559998A (zh) * | 2019-10-18 | 2019-12-13 | 清华大学 | 一种吸附重金属离子的负载性生物炭功能材料及其制备和应用 |
CN113477218A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-10-08 | 长安大学 | 磷酸二氢钾改性生物炭及其制备方法和用途 |
-
2022
- 2022-03-08 CN CN202210228195.XA patent/CN114477452B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2708893A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Saudi Arabian Oil Company | Suspended media granular activated carbon membrane biological reactor system and process |
WO2010133177A1 (zh) * | 2009-05-22 | 2010-11-25 | 上海同济建设科技有限公司 | 一种垃圾渗滤液废水处理系统及其工艺 |
CN101654311A (zh) * | 2009-06-26 | 2010-02-24 | 上海大学 | 一种处理抗生素废水的新方法 |
ES2362298A1 (es) * | 2011-04-26 | 2011-07-01 | Universidade De Santiago De Compostela | Proceso para la eliminación de productos farmacéuticos presentes en aguas residuales. |
CN110294573A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-10-01 | 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 | 一种利用uasb厌氧反应器、mbr、超滤及反渗透处理垃圾渗滤液系统 |
CN113336327A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-09-03 | 西安建筑科技大学 | 一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器的增效方法 |
CN113264643A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-08-17 | 知和环保科技有限公司 | 一种焚烧厂渗滤液达标排放的处理工艺 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Anaerobic treatment of pharmaceutical wastewater: A critical review;Xueqing Shi等;Bioresource Technology;1-14 * |
绿锈吸附水中四环素的研究;韩莹 等;《华中科技大学学报(自然科学版)》;121-126 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114477452A (zh) | 2022-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xuan et al. | The EPS characteristics of sludge in an aerobic granule membrane bioreactor | |
Qin et al. | Anoxic oscillating MBR for photosynthetic bacteria harvesting and high salinity wastewater treatment | |
Cao et al. | Bioremediation of polluted surface water by using biofilms on filamentous bamboo | |
Yan et al. | Partial nitrification to nitrite for treating ammonium-rich organic wastewater by immobilized biomass system | |
CN104386819A (zh) | 一种生物调控原位消解污泥的污水处理工艺 | |
Ren et al. | Removal of personal care products in greywater using membrane bioreactor and constructed wetland methods | |
CN114477452B (zh) | 一种垃圾渗滤液中四环素类抗生素的去除方法 | |
Qian et al. | Development and application of some renovated technologies for municipal wastewater treatment in China | |
CN204265615U (zh) | 一种生物调控原位消解污泥的污水处理装置 | |
Biniaz et al. | Wastewater treatment: employing biomass | |
CN102963977B (zh) | 一种养殖原水处理工艺 | |
CN111072143A (zh) | 一种中空厌氧膜生物处理系统及其石化废水处理方法 | |
CN1778911A (zh) | 一种处理焦化原废水的方法 | |
CN108314268A (zh) | 包埋压滤污泥的载体与流化床相结合处理垃圾渗滤液的方法及系统 | |
CN102453675B (zh) | 功能强化微生物的培养系统及定向富集方法 | |
Mansor et al. | An overview of anaerobic treatment processes performance treating palm oil mill effluent (POME)-Past, present and future | |
CN209989139U (zh) | 一种氯酚废水的厌氧膜生物处理装置 | |
CN211847578U (zh) | 污水处理系统 | |
CN103848536A (zh) | 生活垃圾渗滤液处理方法 | |
CN220845729U (zh) | 氧化石墨烯强化膜生物反应器 | |
CN220907296U (zh) | 一种生活污水处理系统 | |
CN114772732B (zh) | 一种海产养殖废水中抗生素的去除装置及方法 | |
CN210795899U (zh) | 一种生物膜法净水装置 | |
JP3996415B2 (ja) | 着色成分を含む難分解性物質を分解する微生物及びこれを用いた下排水処理方法 | |
Pasaoglu et al. | Novel anaerobic biological treatment systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |