一種去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的方法
2023-05-24 03:41:46 3
一種去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的方法
【專利摘要】本發明屬於城市汙水處理廠汙水處理【技術領域】，涉及一種去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的方法，包括臭氧氧化和活性炭吸附兩個過程。本發明按照以下步驟進行：首先城市汙水處理廠二級出水進入管道混合設備中，向混合設備內投加一定量的臭氧氧化劑，二級出水和臭氧氧化劑充分混合，隨後出水進入活性炭吸附濾池，即可去除大部分的城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮。本發明有效地解決了溶解性有機氮難以在汙水處理廠常規汙水處理工藝得到去除、易在受納水體中支持細菌、藻類的生長以及消耗溶解氧等技術問題。本發明不需要昂貴的儀器設備、藥品，極大地減少了資金投入，該方法操作簡單容易掌握，省時省力，有效控制二級出水中溶解性有機氮對受納水體的水質安全性和富營養化的影響。
【專利說明】一種去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到城市汙水處理廠汙水處理【技術領域】的方法，特別是涉及到一種去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的方法，屬於水處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著社會的不斷發展，大量未經處理的生活汙水和工業廢水的排放使得地表水體的氮、磷超標，城市汙水處理廠正在面臨嚴峻的挑戰以去除更多氮、磷元素，以幫助減少地表水的富營養化。通常，城市汙水處理廠進水中的氮主要包括氨氮(MV-N)、顆粒性有機氮(particulate organic nitrogen, PON)、膠體性有機氮(colloidal organic nitrogen,CON)、溶解性有機氮(dissolved organic nitrogen,DON)。在汙水處理中大部分無機氮通過硝化-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在汙水處理中卻很難被去除。通常，城市汙水處理廠出水中的總氮濃度要執行嚴格的排放標準，因此DON成為出水中總氮中一個重要組成部分。據文獻報導，城市汙水處理廠出水中DON約佔總氮的40%~85%。
[0003]汙水處理廠的出水普遍採用加氯消毒，當水中存在大量有機物時，氯化消毒過程會發生加成和取代作用而生成對人體有極大危害的滷代和非滷代有毒有害有機物，即消毒副產物(disinfection by-products, DBPs)。水中複雜的DON分子經氯化消毒過程中，容易形成氮消毒副產物(nitrogenous disinfectionby-products, N-DBPs),其母體部分碳鏈和官能團結構被氯加成、氧化、取代和重構，形成含硝基(-NO2)、腈基(-C = N)、醯胺基(-CO-NH2)和亞硝胺(-N-N = 0)的滷代和非滷代化合物，與之相對應的氮消毒副產物分別為滷化硝基甲烷(HNMs)、滷化乙腈(HANs)、滷代乙醯胺(HAcAms)和非滷代的亞硝胺類(Nitrosamines)。這四類消毒副產物致癌濃度較低，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。城市汙水經過處理後水排入河流或湖泊，排放水中DON的釋放可能對水質產生不利影響，刺激受納水體中藻類和細菌的生長，提高地表水的富營養化的潛能。據文獻報導，汙水處理廠出水中DON濃度可達0.5~3.0mg/Lo通常,汙水處理後的出水中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養物質。
[0004]因此，含有高DON濃度的城市汙水廠二級出水進入天然受體(河流、湖泊等)之前，有必要在對其中的DON進行去除。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的方法。本發明利用汙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汙水廠二級出水中溶解性有機氮。
[0006]為實現上述目的，一種去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的方法，其特徵在於工藝過程為:[0007](I)將城市汙水處理廠二級出水進入管道混合設備，投加臭氧劑量為O~IOmg.L \混合時間15~20min ；
[0008](2)城市汙水處理廠二級出水在經過管道混合設備後，進入活性炭吸附濾池，空床過濾時間為10~15min ;經過上述過程的處理後，城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的含量降低77~82%。
[0009]進一步地，城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的濃度為2.47mg.L'溶解性有機碳的濃度為14.45mg.L_\經過臭氧氧化、活性炭吸附過濾後溶解性有機氮的濃度為0.56mg.L'溶解性有機碳的濃度為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活性炭填料層高為1.5~2.5m。
[0012]本發明的優點:本發明操作簡單、易行，能有效的去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮，為大然水體的富營養化控制提供可靠保障。
[0013]本發明的基本原理如下:
[0014](I)臭氧對水中有機物的氧化機理有兩條途徑，即臭氧直接反應和臭氧分解產生自由基的間接反應。臭氧直接反應有選擇性，速度慢；間接反應無選擇性，速度快。隨著汙水中的臭氧濃度增加促進了臭氧向自由基的轉化，在自由基的強氧化作用下，二級出水中溶解性有機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，它具有高度發達的孔隙構造，活性炭的多孔結構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，在與二級出水中DOM充分接觸後，從而非常容易達到去除水中有機物汙染物。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於活性炭的吸附和催化臭氧分解的作用。在臭氧氧化作用汙水中大分子量DON轉化為小分子量D0N，隨著活性炭投加量增加其吸附和催化的作用越強，處理效率也就越高。另一方面，在臭氧氣體的推動作用下，活性炭顆粒在反應器中強化了氣、液、固三相的接觸，增強了臭氧由氣相向的傳遞。活性炭投加帶來的傳質效率的增強提高了體系中溶解性有機氮的去除效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮在臭氧氧化過程中的去除率；
[0018]圖2為城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮在活性炭吸附過程中的去除率。
[0019]具體實施方法
[0020]為了更好理解本發明，以下結合具體的實施例對本發明的技術方法進一步詳細描述。
[0021]以某城市汙水處理廠二級出水為處理對象，首先城市汙水處理廠二級出水進入混合設備，投加臭氧濃度為IOmg.L—1，混合時間20min，城市汙水處理廠二級出水經過混合設備後；然後以IOm 流速流過活性炭吸附濾池，停留時間約15min。城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮、溶解性有機碳濃度分別為2.47、14.45mg.L—1，經過臭氧氧化、活性炭吸附後濃度約為0.56,7.35mg.L'相比城市汙水處理廠二級出水，經過技術方法處理後水中溶解性有機氮濃度大幅下降，不僅能削減受體水環境中溶解性有機氮濃度，而且還控制受體水環境的富營養化。
【權利要求】
1.一種去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的方法，其特徵在於工藝過程為: (1)將城市汙水處理廠二級出水進入管道混合設備，投加臭氧劑量為O~IOmg噸―1，混合時間15~20min ； (2)城市汙水處理廠二級出水在經過管道混合設備後，進入活性炭吸附濾池，空床過濾時間為10~15min ； 經過上述過程的處理後，城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的含量降低77~82%。
2.根據權利要求1所述的一種去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的方法，其特徵在於:城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的濃度為2.47mg.L'溶解性有機碳的濃度為14.45mg.L_\經過臭氧氧化、活性炭吸附過濾後溶解性有機氮的濃度為0.56mg.L'溶解性有機碳的濃度為7.35mg.L'
3.根據權利要求1或2所述的一種去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的方法，其特徵在於:臭氧可以換成過氧化氫或過氧化氫和臭氧混合劑。
4.根據權利要求3所述的一種去除城市汙水處理廠二級出水中溶解性有機氮的方法，其特徵在於:所述活性炭吸附濾池內活性炭填料層高為1.5~2.5m。
【文檔編號】C02F1/78GK103482801SQ201310481572
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】劉冰, 餘國忠, 趙承美, 李清飛, 翟慧敏, 郜慧 申請人:信陽師範學院