一種去除城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于城市污水處理廠污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種去除城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的方法，包括臭氧氧化和活性炭吸附兩個(gè)過程。本發(fā)明按照以下步驟進(jìn)行：首先城市污水處理廠二級(jí)出水進(jìn)入管道混合設(shè)備中，向混合設(shè)備內(nèi)投加一定量的臭氧氧化劑，二級(jí)出水和臭氧氧化劑充分混合，隨后出水進(jìn)入活性炭吸附濾池，即可去除大部分的城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮。本發(fā)明有效地解決了溶解性有機(jī)氮難以在污水處理廠常規(guī)污水處理工藝得到去除、易在受納水體中支持細(xì)菌、藻類的生長(zhǎng)以及消耗溶解氧等技術(shù)問題。本發(fā)明不需要昂貴的儀器設(shè)備、藥品，極大地減少了資金投入，該方法操作簡(jiǎn)單容易掌握，省時(shí)省力，有效控制二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮對(duì)受納水體的水質(zhì)安全性和富營(yíng)養(yǎng)化的影響。
【專利說明】一種去除城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到城市污水處理廠污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】的方法，特別是涉及到一種去除城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的方法，屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，大量未經(jīng)處理的生活污水和工業(yè)廢水的排放使得地表水體的氮、磷超標(biāo)，城市污水處理廠正在面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)以去除更多氮、磷元素，以幫助減少地表水的富營(yíng)養(yǎng)化。通常，城市污水處理廠進(jìn)水中的氮主要包括氨氮(MV-N)、顆粒性有機(jī)氮(particulate organic nitrogen, PON)、膠體性有機(jī)氮(colloidal organic nitrogen,CON)、溶解性有機(jī)氮(dissolved organic nitrogen,DON)。在污水處理中大部分無機(jī)氮通過硝化-反硝化作用可以被去除，PON和CON則通過固液分離加以去除；而相比之下，DON在污水處理中卻很難被去除。通常，城市污水處理廠出水中的總氮濃度要執(zhí)行嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，因此DON成為出水中總氮中一個(gè)重要組成部分。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，城市污水處理廠出水中DON約占總氮的40%~85%。
[0003]污水處理廠的出水普遍采用加氯消毒，當(dāng)水中存在大量有機(jī)物時(shí)，氯化消毒過程會(huì)發(fā)生加成和取代作用而生成對(duì)人體有極大危害的鹵代和非鹵代有毒有害有機(jī)物，即消毒副產(chǎn)物(disinfection by-products, DBPs)。水中復(fù)雜的DON分子經(jīng)氯化消毒過程中，容易形成氮消毒副產(chǎn)物(nitrogenous disinfectionby-products, N-DBPs),其母體部分碳鏈和官能團(tuán)結(jié)構(gòu)被氯加成、氧化、取代和重構(gòu)，形成含硝基(-NO2)、腈基(-C = N)、酰胺基(-CO-NH2)和亞硝胺(-N-N = 0)的鹵代和非鹵代化合物，與之相對(duì)應(yīng)的氮消毒副產(chǎn)物分別為鹵化硝基甲烷(HNMs)、鹵化乙腈(HANs)、鹵代乙酰胺(HAcAms)和非鹵代的亞硝胺類(Nitrosamines)。這四類消毒副產(chǎn)物致癌濃度較低，以亞硝胺類為例，其中的二甲基亞硝胺(NDMA)和二乙基亞硝胺(NDEA)僅為0.7ng/L和0.2ng/L。城市污水經(jīng)過處理后水排入河流或湖泊，排放水中DON的釋放可能對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生不利影響，刺激受納水體中藻類和細(xì)菌的生長(zhǎng)，提高地表水的富營(yíng)養(yǎng)化的潛能。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，污水處理廠出水中DON濃度可達(dá)0.5~3.0mg/Lo通常,污水處理后的出水中DON還具有一定量的可生物降解(biodegradability)或可生物利用(bioavailability)部分，其可以成為微生物和藻類同化潛在的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
[0004]因此，含有高DON濃度的城市污水廠二級(jí)出水進(jìn)入天然受體(河流、湖泊等)之前，有必要在對(duì)其中的DON進(jìn)行去除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種去除城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的方法。本發(fā)明利用污水處理中常用的臭氧氧化和活性炭吸附，通過臭氧氧化、活性炭吸附以及耦合作用共同去除城市污水廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種去除城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的方法，其特征在于工藝過程為:[0007](I)將城市污水處理廠二級(jí)出水進(jìn)入管道混合設(shè)備，投加臭氧劑量為O~IOmg.L \混合時(shí)間15~20min ；
[0008](2)城市污水處理廠二級(jí)出水在經(jīng)過管道混合設(shè)備后，進(jìn)入活性炭吸附濾池，空床過濾時(shí)間為10~15min ;經(jīng)過上述過程的處理后，城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的含量降低77~82%。
[0009]進(jìn)一步地，城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的濃度為2.47mg.L'溶解性有機(jī)碳的濃度為14.45mg.L_\經(jīng)過臭氧氧化、活性炭吸附過濾后溶解性有機(jī)氮的濃度為0.56mg.L'溶解性有機(jī)碳的濃度為7.35mg.L'
[0010]上述臭氧可以換成過氧化氫或過氧化氫和臭氧混合劑。
[0011]上述活性炭吸附濾池內(nèi)活性炭填料層高為1.5~2.5m。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、易行，能有效的去除城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮，為大然水體的富營(yíng)養(yǎng)化控制提供可靠保障。
[0013]本發(fā)明的基本原理如下:
[0014](I)臭氧對(duì)水中有機(jī)物的氧化機(jī)理有兩條途徑，即臭氧直接反應(yīng)和臭氧分解產(chǎn)生自由基的間接反應(yīng)。臭氧直接反應(yīng)有選擇性，速度慢；間接反應(yīng)無選擇性，速度快。隨著污水中的臭氧濃度增加促進(jìn)了臭氧向自由基的轉(zhuǎn)化，在自由基的強(qiáng)氧化作用下，二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的去除得到了一定程度的提高。DON去除效果見圖1。
[0015](2)活性炭是一種多孔`性的含炭物質(zhì)，它具有高度發(fā)達(dá)的孔隙構(gòu)造，活性炭的多孔結(jié)構(gòu)為其提供了大量的表面積，賦予了活性炭所特有的吸附性能，在與二級(jí)出水中DOM充分接觸后，從而非常容易達(dá)到去除水中有機(jī)物污染物。被去除的DON主要以小分量為主，DON可以在活性炭吸附過程中被去除。DON去除效果見圖2。
[0016](3)臭氧/活性炭體系中的高效率歸功于活性炭的吸附和催化臭氧分解的作用。在臭氧氧化作用污水中大分子量DON轉(zhuǎn)化為小分子量D0N，隨著活性炭投加量增加其吸附和催化的作用越強(qiáng)，處理效率也就越高。另一方面，在臭氧氣體的推動(dòng)作用下，活性炭顆粒在反應(yīng)器中強(qiáng)化了氣、液、固三相的接觸，增強(qiáng)了臭氧由氣相向的傳遞?；钚蕴客都訋淼膫髻|(zhì)效率的增強(qiáng)提高了體系中溶解性有機(jī)氮的去除效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮在臭氧氧化過程中的去除率；
[0018]圖2為城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮在活性炭吸附過程中的去除率。
[0019]具體實(shí)施方法
[0020]為了更好理解本發(fā)明，以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方法進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0021]以某城市污水處理廠二級(jí)出水為處理對(duì)象，首先城市污水處理廠二級(jí)出水進(jìn)入混合設(shè)備，投加臭氧濃度為IOmg.L—1，混合時(shí)間20min，城市污水處理廠二級(jí)出水經(jīng)過混合設(shè)備后；然后以IOm 流速流過活性炭吸附濾池，停留時(shí)間約15min。城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮、溶解性有機(jī)碳濃度分別為2.47、14.45mg.L—1，經(jīng)過臭氧氧化、活性炭吸附后濃度約為0.56,7.35mg.L'相比城市污水處理廠二級(jí)出水，經(jīng)過技術(shù)方法處理后水中溶解性有機(jī)氮濃度大幅下降，不僅能削減受體水環(huán)境中溶解性有機(jī)氮濃度，而且還控制受體水環(huán)境的富營(yíng)養(yǎng)化。
【權(quán)利要求】
1.一種去除城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的方法，其特征在于工藝過程為: (1)將城市污水處理廠二級(jí)出水進(jìn)入管道混合設(shè)備，投加臭氧劑量為O~IOmg噸―1，混合時(shí)間15~20min ； (2)城市污水處理廠二級(jí)出水在經(jīng)過管道混合設(shè)備后，進(jìn)入活性炭吸附濾池，空床過濾時(shí)間為10~15min ； 經(jīng)過上述過程的處理后，城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的含量降低77~82%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的方法，其特征在于:城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的濃度為2.47mg.L'溶解性有機(jī)碳的濃度為14.45mg.L_\經(jīng)過臭氧氧化、活性炭吸附過濾后溶解性有機(jī)氮的濃度為0.56mg.L'溶解性有機(jī)碳的濃度為7.35mg.L'
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種去除城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的方法，其特征在于:臭氧可以換成過氧化氫或過氧化氫和臭氧混合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種去除城市污水處理廠二級(jí)出水中溶解性有機(jī)氮的方法，其特征在于:所述活性炭吸附濾池內(nèi)活性炭填料層高為1.5~2.5m。
【文檔編號(hào)】C02F1/78GK103482801SQ201310481572
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】劉冰, 余國(guó)忠, 趙承美, 李清飛, 翟慧敏, 郜慧 申請(qǐng)人:信陽(yáng)師范學(xué)院