化学生物絮凝工艺对内分泌干扰物的去除.pdf

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Enzyme and Microbial Technology , 2000, 26 1 22 -27. 作者通讯处 王利平 213164 常州市 江苏工业学院环境与安全 工程系 电话 0519 6330087 E -mail WLP60 163. com 2006- 11-12 收稿 化学生物絮凝工艺对内分泌干扰物的去除 * 刘 易 夏四清 陈 玲 饶应福 王荣昌 王 峰 赵建夫 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室, 上海 200092 摘要 采用液-液萃取, GC MS 方法测定分析了上海市安亭污水处理厂中化学生物絮凝处理工艺 CBF 中试进水中的 内分泌干扰物 EDCs 种类, 并且考察了 CBF 对 EDCs 的去除效果。 在进水中共检测出 EDCs 8 种。 CBF 工艺对于检测 到的 EDCs 均有一定的去除作用, CBF 反应池的不同廊道对于 EDCs的去除特征也存在差异。 第一廊道对于进水中主 要的 EDCs 均具有明显去除效果, 第二廊道中部分 EDCs 出现解吸, 第三廊道对于酚类物质也具有一定水平的去除。 关键词 化学生物絮凝 内分泌干扰物 烷基酚 邻苯二甲酸酯 *教育部“新世纪优秀人才支持计划 NXCE-05 -0387 ; 中国高校博士 点基金 20050247016 资助。 0 引言 近年来, 由于内分泌干扰物 endocrine disrupter chemicals,EDCs 的环境污染导致的生物内分泌系统 紊乱问题已经成了全球关注的问题。该类化合物多 为脂溶性有机物 ,化学稳定性较强, 一旦摄入不易降 解、 排出,具有生物积累性, 危害性较大 , 即使微量也 可对生物产生影响 。同时 , 其在环境中分布十分广 泛。 [ 1-5] 目前, 国外一些学者已经对城市污水处理厂 活性污泥工艺 中的 EDCs 的分布和去除特征进行 了一定的研究 [ 6-8] , 国内部分学者也对城市污水处理 厂中的 EDCs进行了初步调查 [ 9] , 但目前对于不同污 水处理工艺中 EDCs 的研究还少见报道 。 化学生物絮凝工艺是一种以去除污水中磷酸盐、 有机污染物及固体悬浮物为目的的一级强化处理工 艺。工艺中采用空气混合絮凝反应和污泥回流,利用 外加的化学絮凝沉淀剂和污水中的天然生物絮凝剂, 将化学絮凝强化处理与生物絮凝强化处理相结合 ,可 达到经济有效的高程度去除磷酸盐和 SS 、中等程度 地去除 CODCr、BOD5的目的 [ 10] 。目前已进行的工作 主要集中于该工艺的运行特征 [ 11] 、参数优化以及自 动控制模式 [ 12] , 对于工艺运行中 EDCs 的去除特性还 未进行深入研究 。 本研究中利用气相色谱-质谱联用方法初步分析 了工艺运行进水 上海安亭地区 中 EDCs 种类 ; 同时 还分析了在优化的工艺运行条件下 ,化学生物反应池 不同反应段对几种主要 EDCs 的去除特征 ,结合工艺 运行特点, 讨论了目标污染物在该工艺中的去除规律 和机理。 1 实验材料与方法 1. 1 工艺运行 试验装置结构与流程见图 1。中试装置位于上 海嘉定区安亭污水处理厂 ,运行规模为 50 m 3 d。CBF 处理工艺主要包括水力停留时间为 30 min 左右的 CBF 反应池和硝化填料塔。CBF 池分为 3个廊道 ,总 15 环 境 工 程 2007年 6 月第25 卷第3 期 长6 m,采用梯度递减曝气 。絮凝剂 聚合氯化铝铁, PAFC 与助凝剂 聚丙烯酰胺 ,PAM 分别投加于 CBF 反应池前端的混合池和 CBF 反应池。有机物和磷酸 盐污染物主要在 CBF 反应池中去除 , 聚合硫酸铝铁 投加量50 mg L,MLSS 浓度 2. 3~ 2. 5 g L 。 图 1 CBF 工艺流程 1. 2 样品预处理方法 采得水样 1 L 经玻璃纤维滤膜过滤 0. 7 μ m , 水样过滤后加入 20 g 氯化钠 分析纯 ,调节 pH 值 10,分别加入 50 mL 二氯甲烷 色谱纯, 萃取 3 次, 收 集萃取液 ,再调 pH 值2,分别加入 50 mL 二氯甲烷, 萃取 3 次 ,合并萃取液 , 过无水硫酸钠 分析纯 ,使用 前300 ℃烘 2 h 净化柱, 去除残留水分 , 净化后的萃 取液经旋转蒸发浓缩至 2 mL , 再经高纯氮气吹脱定 容至 200 μ L [ 13] 。 2 结果与讨论 2. 1 工艺运行效果 工艺运行阶段和取样阶段主要进出水污染物指 标见表1 和表 2。 表 1 CBF反应池运行阶段进出水平均指标mg L 水质指标 波动范围进水平均浓度出水平均浓度 平均去除率 CODCr 83~ 2211456257. 7 TP1. 6~ 4. 63. 21. 065. 0 SS42~ 161902869. 1 表 2 CBF 反应池不同廊道中的去除效果mg L 水质指标进水浓度 第 1廊 道出水 第2 廊 道出水 第 3 廊 道出水 CODCr 137616349 磷酸盐2. 11. 71. 41. 2 TP3. 12. 22. 11. 3 表 1、表 2可以看出, 在整个运行阶段,CBF 反应 池对于 CODCr、 TP 和 SS 都具有较好的去除效果。在 CBF 反应器不同廊道中, 污染物的去除特性存在差 异。在第 1 廊道中,CODCr去除最为明显 ,在此后的反 应段中 ,CODCr的去除趋势明显变缓 。第 2 廊道对于 CODCr的去除效果最差。含磷污染物 磷酸盐与 TP 在整个反应阶段都具有一定的去除效果 。因此,在该 反应器前段生物吸附作用可能占主导,而在反应中段 和后段也存在相当有效的化学絮凝作用 。 2. 2 化学生物絮凝工艺中主要 EDCs组成 进水中共计检出 8 种 EDCs, 其中烷基酚类 APs 3 种 , 邻苯二甲酸酯类 PAEs 3 种, 2-叔丁基-4 - 1 -甲 基- 1 苯乙基 酚以及己二酸二辛酯。 2. 3 化学生物絮凝工艺中 EDCs去除 EDCs去除实验中水样采集于CBF 工艺各廊道末 端,并按停留时间取样, 样品中共检出 EDCs 6 种, 包 括2, 4 -叔丁基酚,2,6-叔丁基对甲酚 ,4 -t-辛基酚, 2 -叔 丁基-4 - 1-甲基-1 苯乙基 酚 ,邻苯二甲酸二丁酯以及 己二酸二辛酯 。不同廊道对进水中主要 EDCs 的去 除效果如图 2 所示。 图 2 CBF 反应池对于主要 EDCs 的去除效果 结果表明 , 化学生物絮凝工艺对进水中的主要 EDCs都有一定的去除作用 ,其中对烷基酚类物质去 除效果最为明显 。4-t-辛基酚和 2,4 -叔丁基酚的去除 率均超过 95, 2, 6-叔丁基对甲酚的去除率达到 60; CBF 反应器对酯类物质的去除效果较低, 邻苯 二甲酸二丁酯和己二酸二辛酯的去除率分别为 30 和34; 对 2-叔丁基-4- 1-甲基-1 苯乙基 酚的去除 率为 26。虽然 CBF 工艺停留时间短, 仅为 30 min, 远小于传统活性污泥法, 但是该工艺对酚类的去除, 尤其是 2 ,4-叔丁基酚和 4-t-辛基酚仍处于较高的水 平,不过邻苯二甲酸酯类的去除率明显低于活性污 泥法 。 EDCs通常具有较强的稳定性, 不易被生物降解, 邻苯二甲酸酯类在好氧条件下降解半衰期为 8. 4 ~ 63. 6 d [ 14] ,烷基酚类在好氧条件下生物降解的半衰期 为3~ 19 d [ 15] ,由于CBF 工艺总停留时间仅为 30 min, 远远小于 EDCs 的半衰期, 因此本工艺对 EDCs 的去 除很有可能不是通过生物降解过程进行 ,而是通过生 物吸附以及化学絮凝的共同作用。 CBF 反应池不同廊道对于 EDCs的去除作用也存 在一定差异。第1 廊道对主要EDCs都有较好的去除 16 环 境 工 程 2007年 6 月第25 卷第3 期 作用, 尤其是对 4-t-辛基酚和 2, 4 -叔丁基酚 , 去除率 超过 95; 第 2 廊道出水中部分 EDCs 浓度出现一定 程度的升高; 第 3 廊道对于酚类物质有具有一定的去 除效果,但是对于酯类物质的去处效果有限。由于在 第1 廊道中曝气强度大, 化学絮体尚未大量形成, 污 泥中的生物吸附作用较为显著 , 因此在该反应段中 EDCs的去除可能主要是通过污泥吸附过程进行。同 时,部分吸附的 EDCs 在第 2 廊道中出现解吸。第 3 廊道中曝气强度较弱, 絮凝剂形成矾花 , 化学絮凝作 用较强。在该阶段中 ,化学絮凝作用也对酚类物质具 有一定的去除作用, 但是酯类物质浓度仍然有所增 加。这可能是化学絮凝作用对酯类物质的去除作用 有限 , 同时前段吸附的酯类物质也出现一定程度 解吸 。 3 结论 针对上海安亭地区城市污水 , 利用 CBF 处理工 艺进行中试研究 。实验中主要分析了进水中 EDCs 的主要组成和该工艺对于该类微量有机物的去除特 征。实验表明 , 上海安亭污水处理厂进水中共检出 8 种内分泌干扰物 , 其中主要包括烷基酚类 3 种 和 邻苯二甲酸酯类 3 种 。 CBF 工艺对于检测到的主要 EDCs 均有一定的去 除作用,但在不同类别的有机物去除效率上存在一定 的差异。该工艺对于烷基酚类物质的去除较好,去除 率在 60~ 99 ; 工艺对于酯类物质的去除率较小, 约为 30~ 34。CBF 反应池的不同廊道对于 EDCs 的去除特征也存在差异 。第 1 廊道对进水中主要的 EDCs均具有明显去除效果 ,第 2廊道部分 EDCs出现 解吸 ,第 3 廊道对酚类物质也具有一定水平的去除。 反应器中 EDCs 的去除过程可能主要包括生物吸附 与化学絮凝作用 。 参考文献 [ 1] 邵兵, 胡建英, 杨敏. 重庆流域嘉陵江和长江水环境中壬基酚污 染现状调查. 环境科学学报, 2002, 22 1 12 -16. 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The results showed that in the condition of high influent concentration, CODCrand ammonia nitrogen removal rateswere 10. 0 and 42. 4, respectively, and in the condition of low influent concentration, CODCrand ammonia nitrogen removal rates were 38. 5 and 63. 0, respectively. Potsherd waste is a kind of economical and effective packing medium for constructedwetland. Keywords constructed wetland, polluted river water, potsherdwaste and medium STUDY ON THE THERMOPHILIC 55 ℃ ANAEROBIC TREATMENTOFSALINE DYE WASTEWATERGao Huan ZhouYuexi Hu Xiang et al9 Abstract The characteristics of anaerobic granules degrading saline dye wastewater were investigated in a laboratory -scale upflow anaerobic sludge blanket UASBreactor at 551 ℃. Experimental results demonstrated when ambientflocculent digester sludge was used as seed, HR T hydraulic retention time was12 h, salinity was 50 000 mg L, influentCODCr chemical oxygen demand was 900~ 1 000 mg L, and reactive red2 RR2dye concentration was 100 mg L. The quasi -steady state of the UASB reactor was achieved after 78 running days. The CODCrand RR2 removal rateswere above 44 and 85 respectively. The diameter of the thermophilic salt -tolerant anaerobic granular sludge was from 1. 0~ 2. 0 mm, bacilli, cocci and filamentous bacteria were found. Keywords saline dye wastewater, thermophilic, anaerobic, UASB reactor, RR2 and granular sludge TREATMENTOFOILYWASTEWATER BYMAGNETICFLOCCULATION SEPARATION PROCESSWang Liping He Youqing Fan Hongbo et al 12 Abstract The oily wastewater was treated by magnetic flocculation separation process. The proper dosages of magnetic particle, flocculant and coagulant aidswere determined, and the effects of adding sequence andmixing condition onthe treatment were studied. Meanwhile, the contrast testbetween magnetic flocculation process and common flocculation process was carried out. It was shown that when the content of oil in the wastewater is 100~ 200 mg L the optimum technological parameters are that the dosages of magnetic particle, PFC and PAM are 280 mg L, 25 mg L and 0. 5 mg L respectively, the magnetic particle and PFC should be put into wastewater simultaneously before PAM and the suitable stirring speed should be 250 r min. Keywords oily wastewater, magnetic particle and magnetic flocculation REMOVAL OF ENDOCRINE DISRUPTING CHEMICALS IN CHEM -BIOFLOCCULATION CBF TREATMENT PROCESSLiu Yi Xia Siqing Chen Ling et al 15 Abstract Endocrine disrupting chemicals EDCsexisted in chem-bioflocculation CBFtreatment process of Anting Sewage Treatment Plant, Shanghai were analyzed by liquid-liquid extraction process -GC MS. Eight EDCs were detected in the influent. The removal perance of EDCs in CBF reactor was also investigated and the results showed that all EDCs could partly be removed by CBF treatment process. Each channel showed different removal perances in CBF reactor. All types of EDCswere removed obviously during the first channel, while some of them were desorbed during the second channel. Phenols were partly removed during the third channel. Keywords CBF treatment process, EDCs, alkylphenol and PAEs THE RESEARCH ON THE DISTRIBUTION UNIITY OFTHE PERIPHERAL FEED SETTLING TANKLuo Benfu Zhang Xuebing Zhang Mingjie et al 18 Abstract The article focused on the calculationof equalwater depth and equal service through board through the hydraulics analyses that is the distributing water ways of the peripheral feed setting tank, and analyzed the characteristics of these two distribution ways. Combinaton of the examples and through the practicability of distribution way, it is concluded that variational distance of hole in the distribution trough can realize uni distribution. The distributio uniity and stabilization of the distribution trough with variational distance hole is relatively good, through the analyses of energy differential equation. Keywords clarifier, peripheral feed, distribution trough, equidistant hole for distributing water and variational distance of hole for distributing water BIOREACTOR MODEL AND ITS SIMULATION OF SYNTHETIC WASTEWATER TREATMENT Yang Jun Li Hao Chen Jianbo et al 21 Abstract The mathematic model of MBR was developed based on ASM3 model, which consisted of bioreactor and membrane filtratration unit. Furthermore, the model was implemented using Matlab Simulink programming package and a flow-sheet simulation interface was developed. The result of the model verification shows that this modelis able to simulate the process in a membrane bioreactorwell and to predict the treatment results in the bioreactor and in the effluentwith a satisfying precision. Therefore, this model can analyze the internal microbiological process in the membrane bioreactor, and guide the design and running of membrane bioreactors. Keywords membrane bioreactor, model, simulation, sensitivity analysis and membrane flux OPTIMAL DESIGN FOR THESYSTEMOF ADVANCED TREATMENTOFDOMESTIC 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25,No. 3, Jun. , 2007
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