一種去除二沉池廢水中PPCPs類微污染物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，特別涉及一種去二沉池除廢水中PPCPs類微污染物的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 藥品和個(gè)人護(hù)理用品（Pharmaceutical and personal care products,PPCPs)是 近些年新興的微量有機(jī)污染物，具體是指用于醫(yī)藥獸藥、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、個(gè)人護(hù)理等用途的一大 類化學(xué)藥品的總稱，其中包括；抗生素、鎮(zhèn)定劑、抗癒痛類藥物，天然的或人工合成的激素，X 射線造影劑，香料，殺蟲劑，護(hù)膚品、防曬霜W及各種化妝品。在環(huán)境中廣泛存在，在地表水、 地下水、污泥、城市污水廠排水，甚至飲用水中均能被檢測(cè)到。PPCPs類物質(zhì)質(zhì)量濃度通常很 低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難降解，其對(duì)生物及人類存在的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)還有待探究。
[0003] 近十余年針對(duì)水體中藥品及個(gè)人護(hù)理品（PPCPs)的報(bào)道和研究越來越廣泛，污水 中PPCPs的去除已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。PPCPs在水中含量很低，僅為ng/L~y g/L水 平，但即便是如此微量的PPCPs也會(huì)對(duì)水生動(dòng)植物及人類造成嚴(yán)重傷害。研究表明，水中微 量的雌激素類物質(zhì)會(huì)造成魚類性別錯(cuò)亂，氣西汀、雙氯芬酸等物質(zhì)能夠在魚類肌肉、肝臟、 大腦等處富集，造成生物累積效應(yīng)。
[0004] 特別，對(duì)于如此低濃度有毒有害的的微污染物，在水體中對(duì)水生生物的生存環(huán)境 造成了巨大的威脅。而該些有機(jī)物由于具有低濃度、高危害且高穩(wěn)定性等特征，不能被傳統(tǒng) 的常規(guī)工藝有效去除，如難于生物降解，一般城市污水處理廠傳統(tǒng)的物化及生物處理方法 都很難將其高效的去除。因此，對(duì)于PPCPs該類微量有機(jī)污染物去除方法的研究將成為水 污染控制領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。在不斷加重的威脅下，研究新型的可W有效去除水中微量難降 解有機(jī)物的工藝從而有效地提高飲用水水質(zhì)，對(duì)我國(guó)的可持續(xù)性發(fā)展就具有極其重要的戰(zhàn) 略意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決上述問題，提供了一種有效去除二沉池廢水中PPCPs類微污染物 的方法；該方法將莫氧氧化與電化學(xué)法相結(jié)合，具有不需要有機(jī)碳源、氧化還原能力強(qiáng)等特 點(diǎn)，是一種高效處理有機(jī)微污染物質(zhì)的方法。
[0006] 本發(fā)明利用的原理為；在直流電場(chǎng)中，水體中溶解的化在莫氧接觸器底部進(jìn)行電 化學(xué)原位產(chǎn)&化反應(yīng)，反應(yīng)方程式為；0 2+2H++2e^^ H 2〇2;生成的H 2〇2可W與溶液中溶解的0 3 進(jìn)一步發(fā)生化roxone反應(yīng)，生成具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基（? 0H)，從而氧化降解PPCPs 類微污染物。
[0007] 具體而言，本發(fā)明提供了一種去除二沉池廢水中PPCPs類微污染物的方法，所述 方法包括W下操作：
[0008] 采用底部微孔曝氣方式，將〇3體積百分比為5~10%的0 2和0 3混合氣通入底部 設(shè)有陰、陽電極的莫氧接觸器，電極兩端通有直流電；通入混合氣的同時(shí)，將含有PPCPs類 微污染物的待處理水體注入所述莫氧接觸器，水力停留時(shí)間為3~15min，即時(shí)輸出水體， 即可。
[0009] 本發(fā)明所述PPCPs類微污染物包括氯貝酸、苯扎貝特、雙氯芬酸、布洛芬、吉非 羅齊等。本發(fā)明所述水體中，處理前或處理后，PPCPs類微污染物的濃度可通過現(xiàn)有技 術(shù)中的任意方法來進(jìn)行測(cè)定，例如可W通過固相萃取-高效液相色譜-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜 (S陽-HPLC-MS/M巧檢測(cè)PPCPs類微污染物的濃度。
[0010] 本發(fā)明所述的二沉池廢水為經(jīng)污水處理廠二沉池處理后的城市污水。一般情況 下，二沉池處理為污水處理廠處理城市污水的末尾步驟，所述二沉池處理為污水處理廠處 理污水時(shí)的常規(guī)操作。所述待處理水體中，PPCPs類微污染物濃度為0.0 lng/L~20mg/L， 總有機(jī)碳含量（TOC)為0~15mg/L，pH值為7~9,電導(dǎo)率大于700 y S/m。
[0011] 所述待處理水體中，各項(xiàng)參數(shù)優(yōu)選為；PPCPs類微污染物濃度250~500 y g/L，TOC 為3. 4~14. 4mg/L，抑值為7. 9~8. 1，電導(dǎo)率為800~1100 y S/m。
[0012] 在直流電場(chǎng)中，水體中溶解的化在莫氧接觸器底部進(jìn)行電化學(xué)原位反應(yīng)產(chǎn)生 &〇2,因此，通過調(diào)節(jié)電化學(xué)原位反應(yīng)的電流密度，可W調(diào)整&〇2的生成量，進(jìn)而調(diào)整水體中 化的濃度與〇3的濃度的比值。本發(fā)明針對(duì)待處理廢水的特性W及各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，對(duì)氣體 通入量和電流密度進(jìn)行了優(yōu)化，使水體中馬〇2與〇3的濃度之比達(dá)到合理范圍，從而針對(duì)性 地有效去除所述二沉池廢水中的PPCPs類微污染物。具體而言，所述化的通入質(zhì)量與待處 理水體體積之比為8~25mg/l，優(yōu)選為10~15mg/l，進(jìn)一步優(yōu)選為12mg/L ;在電極兩段通 直流電，陰極端電流密度為4~30mA/cm2,優(yōu)選為6~lOmA/cm2,進(jìn)一步優(yōu)選為8mA/cm 2。
[0013] 本發(fā)明中，〇3的通入量與待處理水體體積之比可采用本領(lǐng)域現(xiàn)有的常規(guī)技術(shù)手段 來進(jìn)行測(cè)定、監(jiān)控，本發(fā)明對(duì)此不作限定。作為一種優(yōu)選方案，〇3的通入量可W通過KI吸收 法進(jìn)行檢測(cè)，具體步驟為；將與發(fā)明相同組成的混合氣W與本發(fā)明相同的通入量通入KI溶 液，溶液顏色發(fā)生轉(zhuǎn)變，待化被KI溶液吸收完畢后，用硫代硫酸軸反向滴定，溶液顏色發(fā)生 逆向轉(zhuǎn)變，通過計(jì)算硫代硫酸軸的量可間接得出〇3的通入量。
[0014] 本發(fā)明所述混合氣可W由化與0 3直接混合得到，也可由其它方法制備而成，優(yōu)選 為由莫氧發(fā)生器制備而成。采用莫氧發(fā)生器制備的具體步驟為；將化通入莫氧發(fā)生器，部 分化轉(zhuǎn)化為0 3,輸出氣體，即化體積百分比為5~10%的0 2和0 3混合氣。
[0015] 向莫氧接觸器中鼓入〇3和0 2混合氣時(shí)，曝氣方式為底部微孔曝氣，同時(shí)進(jìn)行磁力 攬拌，所述微孔曝氣的曝氣流速為0. 01~lOL/min。該種曝氣方式使進(jìn)入莫氧接觸器的氣 體分散為微氣泡，與莫氧接觸器中的水體能更好地接觸，同時(shí)，底部產(chǎn)生的&〇2在氣體的夾 帶下向莫氧接觸器頂部擴(kuò)散，能夠與化更好地反應(yīng)。
[0016] 本發(fā)明所述電極中；陽極面積為5~20cm2,選自Pt電極、石墨電極、慘測(cè)金剛石電 極、Pt/C電極、鐵鍛釘鑲電極、鐵鍛釘電極、鐵鍛笛電極、鐵基鍛鑲電極、鐵基鍛錯(cuò)電極、鐵基 鍛二氧化鑲電極、不鎊鋼電極、媒電極或含兩種W上過渡金屬的合金電極；所述含兩種W上 過渡金屬的合金電極為鉛合金電極、鐵合金電極、銅合金電極或鋒合金電極。所述陽極優(yōu)選 為面積6~10cm2的Pt片電極。本發(fā)明采用的陽極能夠減小反應(yīng)的過電勢(shì)，利于〇2的析出 及H+的生成，從而減小外加電壓，降低能耗。
[0017] 本發(fā)明所述電極中；陰極面積為5~20cm2,選自石墨電極、玻璃碳電極、活性炭纖 維電極或氣體擴(kuò)散電極；所述氣體擴(kuò)散電極為炭紙/布/租-聚四氣己帰電極、活性炭-聚 四氣己帰電極、炭黑-聚四氣己帰電極、碳納米管-聚四氣己帰電極或石墨帰-聚四氣己帰 電極，其中，炭紙/布/租-聚四氣己帰電極為炭紙-聚四氣己帰電極或布-聚四氣己帰電 極或租-聚四氣己帰電極。所述陰極優(yōu)選為面積6~10cm 2的炭黑-聚四氣己帰氣體擴(kuò)散 電極。本發(fā)明采用的陰極能夠使得化與H +選擇性反應(yīng)產(chǎn)生H 2〇2,而非&0。
[001引本發(fā)明采用的電極可W自制，也可W從市場(chǎng)直接購買。
[0019] 本發(fā)明通電所用電源為普通直流穩(wěn)壓電源。
[0020] 本發(fā)明所述水力停留時(shí)間（Hy化aulic Retention Time, HRT)是指待處理水體在 反應(yīng)器內(nèi)的平均停留時(shí)間。本發(fā)明提供的方案中，待處理水體在反應(yīng)器內(nèi)僅需要很短的停 留時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)PPCPs類微污染物的高效去除。