CN115028318B - 一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统及方法,属于环保技术领域。所述系统包括加氢脱卤反应器和好氧生物膜反应器;所述方法包括以下步骤:1)将钯酸盐溶液通入加氢脱卤反应器中,在氢气供气压力条件下将钯还原负载在膜组件表面;2)将含有卤代有机污染物的废水通入加氢脱卤反应器中,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤;3)脱卤后废水和污泥通入好氧生物膜反应器,在氧气供气压力条件下进行挂膜;4)继续将脱卤后废水通入好氧生物膜反应器,在氧气供气压力条件下对污染物进行生物矿化。本发明可实现卤代有机污染物完全矿化,去除效率≥99%,氢气利用率≥99%,氧气利用率≥95%。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域,尤其是涉及一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统及方法。
背景技术
目前,加氢脱卤被广泛应用于卤代有机污染物去除中。其中,钯由于较强的吸附和解离氢气的能力,常被用作加氢脱卤反应中的催化剂。然而,由于传统反应中氢气传质效率仅为10-40%,不仅造成了氢气的大量浪费,还带来了严重的隐患。膜负载型钯基反应器则可以很好地解决这些问题:钯被负载在无孔中空膜表面,氢气在内部压力下自发的从中空膜内转移至膜表面,从而与氢气结合转化为还原氢,进而与卤代有机污染物发生加氢脱卤反应。
但是加氢脱卤只是将卤代有机污染物还原脱卤,然而其难以对降解产物中的苯环进行开环降解,因此仍可能给环境带来潜在风险。例如,四卤双酚A加氢脱卤后产物双酚A仍是持久性有机污染物,需要进一步处理。好氧微生物被报道可以有效对苯环进行开环降解,实现污染物的完全矿化,即将其完全转化成为水和二氧化碳等无毒无害的终端产物。因此,通过将加氢脱卤与好氧膜生物反应器进行耦合,可能实现卤代有机污染物的完全降解。
然而在好氧膜生物反应器,生物膜厚度与氧气含量紧密相关,较厚的生物膜不仅会抑制微生物活性,还会降低氧气传质效能,从而减弱微生物对于污染物的降解效果。因此如何在耦合系统对于膜厚进行动态控制仍是亟需解决的难点问题。此外,该系统的运行与控制也存在诸多不确定因素,亟待攻克解决。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本发明提供了一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统及方法。本发明将卤代有机污染物首先通过加氢脱卤处理,随后脱卤产物利用好氧生物膜反应器进行生物矿化,从而实现卤代有机污染物的完全降解。
本发明的技术方案如下:
一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统,包括加氢脱卤反应器和好氧生物膜反应器;
所述加氢脱卤反应器包括反应器本体、若干膜组件、氢气供气单元;所述膜组件互相平行,垂直设置于所述加氢脱卤反应器本体内;所述氢气供气单元通过氢气控制阀与膜组件连通;所述膜组件中的载体膜为无孔中空纤维膜;
所述反应器本体还设有污染物检测单元,根据卤代有机污染物浓度和微生物呼吸水平动态调节氢气供给压力;脱卤后的废水通过出水管进入好氧生物膜反应器;
所述好氧生物膜反应器包括反应器本体、若干膜组件、氧气供气单元;所述膜组件互相平行,垂直设置于所述加氢脱卤反应器本体内;所述氧气供气单元通过氧气控制阀与膜组件连通;所述膜组件中的载体膜为无孔中空纤维膜;
所述反应器本体设在线OUR耗氧量测定仪,根据微生物呼吸水平动态调节氧气供给压力;所述膜组件底部设有反冲洗曝气头,与鼓风机连通;
所述系统还设有控制单元,分别连接氢气控制单元、氢气控制阀、氧气控制单元、氧气控制阀、污染物检测单元、在线OUR耗氧量测定仪、鼓风机、反冲洗曝气头以及出水管。
优选的,所述膜组件为聚乙烯无孔中空纤维膜、聚丙烯无孔中空纤维膜或其它无孔中空纤维膜。
本发明还提供了所述系统用于实现污水中卤代有机污染物完全矿化的方法,包括以下步骤:
S1:将浓度为0.1~0.9 mM的钯酸盐溶液通入加氢脱卤反应器中,在氢气供气压力条件下,将钯以原子态形式还原负载在膜组件表面;氢气压力为1~5 psi,负载时间为1~12h,pH控制为5~9;
S2:将含有卤代有机污染物的废水通入加氢脱卤反应器中,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤;氢气压力为1~5 psi,催化时间为0.5~2 h,进水pH为5~9;
S3:将脱卤后废水和浓度为6~10 g/L的污泥通入好氧生物膜反应器,在氧气供气压力条件下进行挂膜;氧气压力为2~6 psi,挂膜时间为8~16 d;
S4:挂膜完成后,继续向加氢脱卤反应器通入含有卤代有机污染物的废水,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤,随后将脱卤后废水通入好氧生物膜反应器,在氧气供气压力条件下对污染物进行生物矿化;
其中,氢气供给方式为间歇模式,加氢脱卤反应器的进水pH为6~8,氢气供给/停止时间为0~2 h,催化时间为0.5~2 h,生物矿化时间为4~12 h;氧气的供给方式为连续供给;
S5:通过控制单元、污染物检测单元和在线OUR耗氧量测定仪实时监测加氢脱卤反应器中卤代有机污染物浓度和微生物呼吸水平,利用氢气控制阀动态调节氢气压力;利用氧气控制阀动态调节氧气压力;保证加氢脱卤速率与好氧微生物代谢速率匹配,实现整个系统在高去除效率下的稳定运行;
S6:通过鼓风机和反冲洗曝气头适时对膜表面进行曝气冲刷生物膜,保证微生物活性和氧气传质效率,实现污染物的高效降解;曝气冲刷强度为20~30L/(s·m2),冲刷时间为6~10 min。
优选的,步骤S1中,所述钯酸盐为氯化钯、硫酸钯或四氯钯酸钠。
优选的,步骤S1中,控制钯酸盐浓度为0.5 mM;氢气压力为3 psi,负载时间为8 h,pH控制为7。
进一步地,步骤S2中,所述含有卤代有机污染物的废水为氯代有机污染物、溴代有机污染物或两者混合物;所述含有卤代有机污染物的废水浓度为1~100 mmol/L。
优选的,步骤S2中,控制氢气压力为3 psi,催化时间为1 h,进水pH为7。
进一步地,步骤S3中,所述污泥为污水厂二沉池剩余活性污泥;控制污泥浓度为8g/L,氧气压力为4 psi,挂膜时间为12 d。
优选的,步骤S4中,进水pH为7,控制氢气供给/停止时间为1 h,催化时间为1 h;控制氧气供给/停止时间为2h;生物矿化时间为8 h;
进一步地,步骤S5中,利用反馈条件动态调节氢气压力和氧气压力,保证加氢脱卤速率与好氧微生物代谢速率匹配,实现整个系统在高去除效率下的稳定运行;
优选的,步骤S6中,控制曝气冲刷强度为25L/(s·m2),冲刷时间为8 min。
本发明有益的技术效果在于:
1、本发明首先利用钯在加氢脱卤阶段提供催化位点,从而促进含卤化合物还原成为脱卤化合物(例如四溴双酚A在钯加氢催化作用下,还原成为双酚A和溴离子),然而加氢还原无法对脱卤化合物中难降解结构(例如苯环)进一步降解,即完全转化成为水和二氧化碳。而脱卤化合物毒性相较卤代有机污染物毒性较低,对微生物影响较小,微生物可以将其作为电子供体进行生物降解,完全矿化成为水和二氧化碳。因此,本发明通过将加氢脱卤与好氧膜生物反应器进行耦合,前段将卤代有机污染物转化成为毒性较低的脱卤污染物,后端利用微生物进行降解,实现了污染物的完全矿化,相比传统方法更为安全稳定,解决前段加氢脱卤和后端生物矿化的限制因素。
2、本发明通过实时检测卤代污染物浓度反映加氢脱卤速率,同时利用OUR耗氧量来反映好氧微生物代谢速率,结合实时反馈数据动态调节氢气和氧气压力,从而保证加氢脱卤速率与好氧微生物代谢速率匹配,最终实现整个系统在高去除效率下的稳定运行,具有操作简便和自动化程度高等优势。
3、本发明采用膜曝气方式供给氢气,同时供给氢气方式为间歇模式,相比传统曝气具有氢气利用率高以及氢气供给量低等优势,不仅节省了运行成本,同时更加安全可靠。本发明还利用膜曝气反冲洗系统以及调控氧气压力动态调节好氧生物膜膜厚,反冲洗间隔超过1月以上,保证微生物活性和氧气传质效率,实现污染物的高效降解。
4、由于卤代有机污染物对微生物有毒有害作用,生物降解效率低,而本发明通过先脱卤再生物降解方式有效提升了卤代有机物污染物的降解效果,实现了污染物完全矿化,无环境二次污染风险。本发明可实现卤代有机污染物完全矿化,去除效率≥99%,无二次污染风险,同时氢气利用率≥99%,氧气利用率≥95%。
附图说明
图1为本发明提出的一种污水中卤代有机污染物实现完全矿化的系统
图中,部件名称与附图编号的对应关系为:
1-加氢脱卤反应器、11-反应器本体、12-膜组件、13-氢气供气单元、14-氢气控制阀、15-氢气控制阀、16-氢气控制阀、17-污染物检测单元、18-出水管;
2-好氧生物膜反应器、21-反应器本体、22-膜组件、23-氧气供气单元、24-氧气控制阀、25-氧气控制阀、26-氧气控制阀、27-在线OUR耗氧量测定仪、28-鼓风机、29-反冲洗曝气头;
3-控制单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明进行具体描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
如图1所示,本实施例提供了一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统,所述系统包括加氢脱卤反应器1和好氧生物膜反应器2;
所述加氢脱卤反应器1包括反应器本体11、若干膜组件12、氢气供气单元13;所述膜组件12互相平行,垂直设置于所述加氢脱卤反应器本体11内;所述氢气供气单元13通过氢气控制阀14、15和16与膜组件12连通;所述膜组件12中的载体膜为无孔中空纤维膜,优选聚乙烯无孔中空纤维膜、聚丙烯无孔中空纤维膜或其它无孔中空纤维膜;
所述反应器本体11还设有污染物检测单元17,根据卤代有机污染物浓度和微生物呼吸水平动态调节氢气供给压力;脱卤后的废水通过出水管18进入好氧生物膜反应器2;
所述好氧生物膜反应器2包括反应器本体21、若干膜组件22、氧气供气单元23;所述膜组件22互相平行,垂直设置于所述加氢脱卤反应器本体21内;所述氧气供气单元23通过氧气控制阀24、25和26与膜组件22连通;所述膜组件22中的载体膜为无孔中空纤维膜,优选聚乙烯无孔中空纤维膜、聚丙烯无孔中空纤维膜或其它无孔中空纤维膜;
所述反应器本体21设在线OUR耗氧量测定仪27,根据微生物呼吸水平动态调节氧气供给压力;所述膜组件22底部设有反冲洗曝气头29,与鼓风机28连通;
所述系统还设有控制单元3,分别连接氢气控制单元13、氢气控制阀14、15和16、氧气控制单元23、氧气控制阀24、25和26、污染物检测单元17、在线OUR耗氧量测定仪27、鼓风机28、反冲洗曝气头29以及出水管18。
实施例2:
本实施例提供了一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的方法,所述方法包括以下步骤:
S1:将浓度为0.5 mM的四氯钯酸钠溶液通入加氢脱卤反应器1中,在氢气供气压力条件下,可以将钯以原子态形式还原负载在膜组件表面;氢气压力为3 psi,负载时间为8h,pH控制为7;
S2:将含有50 mM四溴双酚A的废水通入加氢脱卤反应器1中,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤;氢气压力为3 psi,催化时间为1 h,进水pH为7;
S3:将脱卤后废水和浓度为8 g/L的污泥通入好氧生物膜反应器2,在氧气供气压力条件下进行挂膜;氧气压力为4 psi,挂膜时间为12 d;所述污泥来自上海市某城市污水处理厂二沉池的沉降污泥,混合液悬浮固体浓度(MLSS)10~15 g/L,混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)7~10 g/L,pH 6.8~7.2。
S4:在挂膜完成后,继续向加氢脱卤反应器1通入含有50 mM四溴双酚A的废水,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤,随后将脱卤后废水通入好氧生物膜反应器2,在氧气供气压力条件下对污染物进行生物矿化。加氢脱卤反应器1的进水pH为7,氢气供给方式为间歇模式,氢气供给/停止时间为1 h,催化时间为1 h,生物矿化时间为8 h;
S5:通过控制单元3、污染物检测单元17和在线OUR耗氧量测定仪27实时监测加氢脱卤反应器1中卤代有机污染物浓度和微生物呼吸水平,利用氢气控制阀14、15和16动态调节氢气压力;利用氧气控制阀24、25和26动态调节氧气压力;保证加氢脱卤速率与好氧微生物代谢速率匹配,实现整个系统在高去除效率下的稳定运行;
S7:通过鼓风机28和反冲洗曝气头29每隔一个月左右对膜表面进行曝气冲刷生物膜,保证微生物活性和氧气传质效率,实现污染物的高效降解;曝气冲刷强度为25 L/(s·m2),冲刷时间为8 min。
与常规卤代有机污染物生物处理系统(常规污水处理A2/O工艺、无加氢脱卤反应器),采用本方法四溴双酚A去除率从30.8%提升至99.7%,增强了223.7%;气体利用率从40.2%提升至99.4%,增强了147.3%。同时矿化率从28.2%提升至99.1%,提升了251.4%。本发明所述矿化是指污染物完全转变为水和二氧化碳。
实施例3:
本实施例提供了一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的方法,所述方法包括以下步骤:
S1:将浓度为0.2 mM的氯化钯溶液通入加氢脱卤反应器1中,在氢气供气压力条件下,可以将钯以原子态形式还原负载在膜组件表面;氢气压力为2 psi,负载时间为6 h,pH控制为6;
S2:将含有100 mM 4-氯苯酚的废水通入加氢脱卤反应器1中,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤;氢气压力为2 psi,催化时间为0.5 h,进水pH为6;
S3:将脱卤后废水和浓度为6 g/L的污泥通入好氧生物膜反应器2,在氧气供气压力条件下进行挂膜;氧气压力为2 psi,挂膜时间为10 d;所述污泥来自上海市某城市污水处理厂二沉池的沉降污泥,混合液悬浮固体浓度(MLSS)10~15 g/L,混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)7~10 g/L,pH 6.8~7.2;
S4:在挂膜完成后,继续向加氢脱卤反应器1通入含有100 mM 4-氯苯酚的废水,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤,随后将脱卤后废水通入好氧生物膜反应器2,在氧气供气压力条件下对污染物进行生物矿化。加氢脱卤反应器1的进水pH为6,氢气供给方式为间歇模式,氢气供给/停止时间为0.5 h,催化时间为0.5 h,生物矿化时间为6 h;
S5:通过控制单元3、污染物检测单元17和在线OUR耗氧量测定仪27实时监测加氢脱卤反应器1中卤代有机污染物浓度和微生物呼吸水平,利用氢气控制阀14、15和16动态调节氢气压力;利用氧气控制阀24、25和26动态调节氧气压力;保证加氢脱卤速率与好氧微生物代谢速率匹配,实现整个系统在高去除效率下的稳定运行;
S7:通过鼓风机28和反冲洗曝气头29每隔一个月左右对膜表面进行曝气冲刷生物膜,保证微生物活性和氧气传质效率,实现污染物的高效降解;曝气冲刷强度为20 L/(s·m2),冲刷时间为6 min;
与常规卤代有机污染物生物处理系统(常规污水处理A2/O工艺、无加氢脱卤反应器),采用本方法4-氯苯酚去除率从45.3%提升至88.2%,增强了94.7%;气体利用率从40.2%提升至98.1%,增强了144.1%。同时矿化率从37.9%提升至83.3%,提升了119.8%。本发明所述矿化是指污染物完全转变为水和二氧化碳。
实施例4:
本实施例提供了一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的方法,所述方法包括以下步骤:
S1:将浓度为0.9 mM的硫酸钯溶液通入加氢脱卤反应器1中,在氢气供气压力条件下,可以将钯以原子态形式还原负载在膜组件表面;氢气压力为5 psi,负载时间为12 h,pH控制为8;
S2:将含有20 mM 全氟辛酸的废水通入加氢脱卤反应器1中,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤;氢气压力为4 psi,催化时间为2 h,进水pH为8;
S3:将脱卤后废水和浓度为10 g/L的污泥通入好氧生物膜反应器2,在氧气供气压力条件下进行挂膜;氧气压力为4 psi,挂膜时间为12 d;所述污泥来自上海市某城市污水处理厂二沉池的沉降污泥,混合液悬浮固体浓度(MLSS)10~15 g/L,混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)7~10 g/L,pH 6.8~7.2;
S4:在挂膜完成后,继续向加氢脱卤反应器1通入含有20 mM 全氟辛酸的废水,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤,随后将脱卤后废水通入好氧生物膜反应器2,在氧气供气压力条件下对污染物进行生物矿化。加氢脱卤反应器1的进水pH为8,氢气供给方式为间歇模式,氢气供给/停止时间为2 h,催化时间为2 h,生物矿化时间为12 h;
S5:通过控制单元3、污染物检测单元17和在线OUR耗氧量测定仪27实时监测加氢脱卤反应器1中卤代有机污染物浓度和微生物呼吸水平,利用氢气控制阀14、15和16动态调节氢气压力;利用氧气控制阀24、25和26动态调节氧气压力;保证加氢脱卤速率与好氧微生物代谢速率匹配,实现整个系统在高去除效率下的稳定运行;
S7:通过鼓风机28和反冲洗曝气头29每隔一个月左右对膜表面进行曝气冲刷生物膜,保证微生物活性和氧气传质效率,实现污染物的高效降解;曝气冲刷强度为30 L/(s·m2),冲刷时间为8 min;
与常规卤代有机污染物生物处理系统(常规污水处理A2/O工艺、无加氢脱卤反应器),采用本方法全氟辛酸去除率从31.8%提升至83.4%,增强了161.9%;气体利用率从40.2%提升至97.5%,增强了142.5%。同时矿化率从28.4%提升至77.9%,提升了174.2%。本发明所述矿化是指污染物完全转变为水和二氧化碳。
对比例1:
单独的加氢脱卤试验,即全程仅利用本系统前段,包括以下步骤:
S1:将浓度为1.0 mM的钯酸盐溶液通入加氢脱卤反应器(1)中,在氢气供气压力条件下,可以将钯以原子态形式还原负载在膜组件表面;氢气压力为5 psi,负载时间为10 h,pH控制为8;
S2:将10 mM四溴双酚A通入加氢脱卤反应器(1)中,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤;氢气压力为3 psi,催化时间为1 h,进水pH为7;
反应结束后,出水未检测出四溴双酚A,但是其降解产物双酚A浓度高达49.1 mM,四溴双酚A去除率达99.9%,但是基本转化成为中间产物双酚A;同时,总有机碳去除率仅为2.3%,说明矿化率为2.3%。
对比例2:
单独的好氧矿化试验,即全程仅利用本系统后段,包括以下步骤:
S1:将浓度为0.5 mM的钯酸盐溶液通入加氢脱卤反应器(1)中,在氢气供气压力条件下,可以将钯以原子态形式还原负载在膜组件表面;氢气压力为3 psi,负载时间为8 h,pH控制为7;
S2:将含有卤代有机污染物废水通入加氢脱卤反应器(1)中,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤;氢气压力为3 psi,催化时间为1 h,进水pH为7;
S3:将脱卤后废水和浓度为8 g/L的污泥通入好氧生物膜反应器(2),在氧气供气压力条件下进行挂膜;氧气压力为4 psi,挂膜时间为12 d;
S4:在挂膜完成后,向加氢好氧生物膜反应器(2)通入50 mM四溴双酚A,在氧气供气压力条件下对污染物进行生物矿化。进水pH为7,生物矿化时间为8 h;
反应结束后,出水检测四溴双酚A浓度为26.8 mM,四溴双酚A去除率为46.4%;同时,总有机碳去除率为44.2%,说明矿化率为44.2%。
Claims (9)
1.一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的方法,其特征在于:所述方法基于一种实现污水中卤代有机污染物完全矿化的系统;
所述系统包括加氢脱卤反应器(1)和好氧生物膜反应器(2);
所述加氢脱卤反应器(1)包括第一反应器本体(11)、若干第一膜组件(12)、氢气供气单元(13);所述第一膜组件(12)互相平行,垂直设置于第一反应器本体(11)内;所述氢气供气单元(13)通过氢气控制阀(14)、(15)和(16)与第一膜组件(12)连通;所述第一膜组件(12)中的载体膜为无孔中空纤维膜;
所述第一反应器本体(11)还设有污染物检测单元(17),根据卤代有机污染物浓度和微生物呼吸水平动态调节氢气供给压力;脱卤后的废水通过出水管(18)进入好氧生物膜反应器(2);
所述好氧生物膜反应器(2)包括第二反应器本体(21)、若干第二膜组件(22)、氧气供气单元(23);所述第二膜组件(22)互相平行,垂直设置于所述第二反应器本体(21)内;所述氧气供气单元(23)通过氧气控制阀(24)、(25)和(26)与第二膜组件(22)连通;所述第二膜组件(22)中的载体膜为无孔中空纤维膜;
所述第二反应器本体(21)设在线OUR耗氧量测定仪(27),根据微生物呼吸水平动态调节氧气供给压力;所述第二膜组件(22)底部设有反冲洗曝气头(29),与鼓风机(28)连通;
所述系统还设有控制单元(3),分别连接氢气控制单元(13)、氢气控制阀(14)、(15)和(16)、氧气控制单元(23)、氧气控制阀(24)、(25)和(26)、污染物检测单元(17)、在线OUR耗氧量测定仪(27)、鼓风机(28)、反冲洗曝气头(29)以及出水管(18);
所述方法包括以下步骤:
S1:将浓度为0.1~0.9 mM的钯酸盐溶液通入加氢脱卤反应器(1)中,在氢气供气压力条件下,将钯以原子态形式还原负载在膜组件表面;氢气压力为1~5 psi,负载时间为1~12 h,pH控制为5~9;
S2:将含有卤代有机污染物的废水通入加氢脱卤反应器(1)中,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤;氢气压力为1~5 psi,催化时间为0.5~2 h,进水pH为5~9;
S3:将脱卤后废水和浓度为6~10 g/L的污泥通入好氧生物膜反应器(2),在氧气供气压力条件下进行挂膜;氧气压力为2~6 psi,挂膜时间为8~16 d;
S4:挂膜完成后,继续向加氢脱卤反应器(1)通入含有卤代有机污染物的废水,在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行还原脱卤,随后将脱卤后废水通入好氧生物膜反应器(2),在氧气供气压力条件下对污染物进行生物矿化;
其中,氢气供给方式为间歇模式,加氢脱卤反应器(1)的进水pH为6~8,氢气供给/停止时间为0~2 h,催化时间为0.5~2 h,生物矿化时间为4~12 h;氧气的供给方式为连续供给;
S5:通过控制单元(3)、污染物检测单元(17)和在线OUR耗氧量测定仪(27)实时监测加氢脱卤反应器(1)中卤代有机污染物浓度和微生物呼吸水平,利用氢气控制阀(14)、(15)和(16)动态调节氢气压力;利用氧气控制阀(24)、(25)和(26)动态调节氧气压力;保证加氢脱卤速率与好氧微生物代谢速率匹配,实现整个系统在高去除效率下的稳定运行;
S6:通过鼓风机(28)和反冲洗曝气头(29)适时对膜表面进行曝气冲刷生物膜,保证微生物活性和氧气传质效率,实现污染物的高效降解;曝气冲刷强度为20~30L/(s·m2),冲刷时间为6~10 min。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述膜组件为聚乙烯无孔中空纤维膜或聚丙烯无孔中空纤维膜。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤S1中,所述钯酸盐为氯化钯、硫酸钯或四氯钯酸钠。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤S1中,控制钯酸盐浓度为0.5 mM;氢气压力为3 psi,负载时间为8 h,pH控制为7。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤S2中,所述含有卤代有机污染物的废水为氯代有机污染物、溴代有机污染物或两者混合物;所述含有卤代有机污染物的废水浓度为1~100 mmol/L。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤S2中,控制氢气压力为3 psi,催化时间为1 h,进水pH为7。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤S3中,所述污泥为污水厂二沉池剩余活性污泥;控制污泥浓度为8 g/L,氧气压力为4 psi,挂膜时间为12 d。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤S4中,进水pH为7,控制氢气供给/停止时间为1 h,催化时间为1 h;控制氧气供给/停止时间为2h;生物矿化时间为8 h。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤S5中,利用反馈条件动态调节氢气压力和氧气压力,保证加氢脱卤速率与好氧微生物代谢速率匹配,实现整个系统在高去除效率下的稳定运行;步骤S6中,控制曝气冲刷强度为25L/(s·m2),冲刷时间为8 min。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5037551A (en) * | 1988-12-19 | 1991-08-06 | Weyerhaeuser Company | High-flow rate capacity aerobic biological dehalogenation reactor |
US5116506A (en) * | 1989-06-30 | 1992-05-26 | Oregon State University | Support aerated biofilm reactor |
US5126050A (en) * | 1990-05-10 | 1992-06-30 | Sbr Technologies, Inc. | Granular activated carbon-sequencing batch biofilm reactor (GAC-SBBR) |
CN101085691A (zh) * | 2006-06-07 | 2007-12-12 | 同济大学 | Cfp催化还原体系快速还原去除水体中氯代有机污染物的方法 |
CN102424471A (zh) * | 2011-10-20 | 2012-04-25 | 天津工业大学 | 一种厌氧电生物工艺降解氯代芳烃类污染物的方法 |
CN110282839A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-27 | 中交四航工程研究院有限公司 | 利用微生物电化学耦合实现底泥中卤代有机污染物脱卤的方法 |
CN112138508A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-29 | 同济大学 | 一种含硫有机废气的净化系统和净化方法 |
CN112429844A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-03-02 | 同济大学 | 一种污水深度脱氮的方法及系统 |
-
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5037551A (en) * | 1988-12-19 | 1991-08-06 | Weyerhaeuser Company | High-flow rate capacity aerobic biological dehalogenation reactor |
US5116506A (en) * | 1989-06-30 | 1992-05-26 | Oregon State University | Support aerated biofilm reactor |
US5126050A (en) * | 1990-05-10 | 1992-06-30 | Sbr Technologies, Inc. | Granular activated carbon-sequencing batch biofilm reactor (GAC-SBBR) |
CN101085691A (zh) * | 2006-06-07 | 2007-12-12 | 同济大学 | Cfp催化还原体系快速还原去除水体中氯代有机污染物的方法 |
CN102424471A (zh) * | 2011-10-20 | 2012-04-25 | 天津工业大学 | 一种厌氧电生物工艺降解氯代芳烃类污染物的方法 |
CN110282839A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-27 | 中交四航工程研究院有限公司 | 利用微生物电化学耦合实现底泥中卤代有机污染物脱卤的方法 |
CN112138508A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-29 | 同济大学 | 一种含硫有机废气的净化系统和净化方法 |
CN112429844A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-03-02 | 同济大学 | 一种污水深度脱氮的方法及系统 |
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