申請(qǐng)日2013.10.09

　　公開(kāi)(公告)日2014.01.01

　　IPC分類(lèi)號(hào)C02F1/78; C02F9/04

　　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(guò)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(lèi)的生長(zhǎng)以及消耗溶解氧等技術(shù)問(wèn)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。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　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(guò)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0～10mg·L-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(guò)管道混合設(shè)備后，進(jìn)入活性炭吸附濾池，空床過(guò)濾時(shí)間 為10～15min;

　　經(jīng)過(guò)上述過(guò)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-1、溶解性有機(jī)碳的濃 度為14.45mg·L-1，經(jīng)過(guò)臭氧氧化、活性炭吸附過(guò)濾后溶解性有機(jī)氮的濃度為0.56mg·L-1、 溶解性有機(jī)碳的濃度為7.35mg·L-1。

　　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(guò)氧化氫或過(guò)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。

　　說(shuō)明書(shū)

　　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

　　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)

　　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(NH4+-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(wú)機(jī)氮通過(guò)硝化-反硝化作用可以被去除，PON和CON則通過(guò)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%。

　　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(guò)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(guò)程中，容易形成氮消毒副產(chǎn)物(nitrogenous disinfection by-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=O)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(lèi)(Nitrosamines)。 這四類(lèi)消毒副產(chǎn)物致癌濃度較低，以亞硝胺類(lèi)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(guò)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(lèi)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/L。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(lèi)同化潛在的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

　　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

　　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(guò)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。

　　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(guò)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0～10mg·L-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(guò)管道混合設(shè)備后，進(jìn)入活性炭吸附濾池，空床過(guò)濾時(shí)間為10～15min; 經(jīng)過(guò)上述過(guò)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%。

　　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-1、溶解性有機(jī)碳的濃度為 14.45mg·L-1，經(jīng)過(guò)臭氧氧化、活性炭吸附過(guò)濾后溶解性有機(jī)氮的濃度為0.56mg·L-1、溶解性有機(jī)碳的 濃度為7.35mg·L-1。

　　上述臭氧可以換成過(guò)氧化氫或過(guò)氧化氫和臭氧混合劑。

　　上述活性炭吸附濾池內(nèi)活性炭填料層高為1.5～2.5m。

　　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。

　　本發(fā)明的基本原理如下：

　　(1)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(wú)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(jiàn)圖1。

　　(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(guò)程中被去除。DON去除 效果見(jiàn)圖2。

　　(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DON，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。活性炭投加帶來(lái)的傳質(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。