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您的位置: 中国再生水网 学术前沿 化学污染物及其评价方法 污水中微量有毒有害有机污染物的去除
发表时间:2012-03-23 17:58:06 编辑:编辑11 来源:《再生水水质安全评价与保障原理》,胡洪营、吴乾元、黄晶晶、赵欣等 著,科学出版社,2011年4月 点击量统计:2696

    由于环境中广泛分布的微量有毒有害有机污染物具有潜在的“三致”效应或慢性毒性,且多难于生物降解,并可在食物链中经生物富集、累积,对生态环境和人体健康是一种潜在的威胁。环境中的微量有毒有害有机污染物的去除,尤其是持久性有机污染物(POPs)、药品及个人护理用品(PPCPs)与内分泌干扰物(EDCs)的去除,已成为污水再生处理领域普遍重视的新问题。
1. 常规污水处理工艺
    污水中的POPs经过一级处理后,主要吸附到悬浮物中并随着沉淀去除。二级生物处理对POPs的去除途径包括活性污泥的吸附、生物降解/生物转化与曝气造成的吹脱。徐艳玲等(徐艳玲等,2006)人对北京某污水处理厂各工艺段出水多环芳烃浓度的研究发现,常规二级处理工艺对低环数PAHs有较好的去除效果,去除率超过80%;但对难降解的高环芳烃基本没有去除效果。
    由于PPCPs的化学结构特性污水处理厂工艺的不同,目前污水处理厂对不同PPCPs的去除率差异较大(Kang, et al., 2005)。对于解热止痛消炎药去除率在15-98%之间,对受体阻滞剂的去除率为85%左右,对个人护理用品中常用的香料的去除率在80-100%之间。
    常规工艺处理后EDCs的出水浓度具有波动性,与进水浓度及污水处理厂的运行条件相关。2003年,瑞士的学者调查发现常规处理工艺中,活性污泥法对EDCs的去除效果最好,平均去除率为81%
2. POPs、PPCPs、EDCs去除技术研究进展
    (1) 目前研究较多的POPs的去除方法包括物理法、化学法与生物法。物理法(混凝沉淀、吸附、萃取、蒸馏等)操作相对简便,可起到浓缩富集的作用,但不能彻底解决POPs的污染问题,常作为一种预处理手段;化学法(光化学降解法、超声波氧化法、湿式氧化法和超临界水氧化法等)目前应用较多,光化学降解法是通过太阳光、腐殖质、半导体催化剂(如TiO2)等的催化作用下的迅速光解,超声波氧化法是利用超声空化效应引发的物理和化学变化,湿式氧化法是让液态有机污染物与空气或氧气接触,使之氧化,超临界水氧化法以超临界水为反应介质,利用自由基反应氧化污染物;生物法包括植物修复与微生物降解,是治理污染的一种较为理想的方法,成本低、效果好、不破坏生态环境。
    (2) PPCPs的去除目前研究较为广泛的是高级氧化工艺,包括臭氧氧化工艺等。Ternes等采用O3对德国一城市污水处理厂的出水进行深度处理,结果表明对PPCPs类物质的去除率基本在50%以上(Ternes, et al., 2003)。由于高级氧化工艺费用较高,因此,开发去除效率更高、成本更低廉的污水或给水净化工艺将成为将来这一领域的发展趋势。潜流湿地去除污水中PPCPs的研究逐渐受到关注(刘莹等,2009)。
    (3) 对内分泌干扰物(EDCs)的去除技术,目前的研究热点包括过滤、吸附、化学氧化分解和生物降解及组合工艺。
①过滤技术
主要包括膜过滤技术等。Liu等总结了膜技术对EDCs的去除率数据,发现不同膜对EDCs的截留率范围宽泛,从10%至99.9%。这与EDCs理化性质和膜类型的差异有关。
②吸附技术
污水中EDCs的吸附去除研究多围绕活性炭技术展开。包括活性炭的种类、表面特性等对EDCs的吸附影响。
③化学氧化技术
Moriyama等利用HClO氧化EE2,反应速率快并且去除率可达100%,但是部分氯化副产物具有致癌性和/或致突变性。(Auriol, et al., 2006)。O3氧化有较大选择性,能快速与含有不饱和键的化合物反应,形成醛、酮、羧酸等反应产物,同时灭活微生物。锰氧化物也可氧化去除EDCs
④生物降解技术
即将降解菌等固定在填料(活性炭、砂粒等)上降解EDCs。日本的Fusheng Li等人、Yamanaka, H.等人分别研究了生物活性炭对E2、BPA的去除,出水EDCs浓度均在检测限以下,微生物降解作用的引入,延长了炭柱的使用寿命(Li, et al., 2008; Yamanaka, et al., 2008)。
⑤组合工艺
主要包括土层处理技术、臭氧-生物活性炭技术等。土层处理技术主要通过土壤含水层对再生水进行深度处理,将其中的有毒物质和病原微生物进一步去除,充分的净化、修复水质。臭氧-生物活性炭技术是将臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解结合为一体的工艺。臭氧预氧化可以使水中难以生物降解的有机物断链、开环,提高可生化性,同时臭氧分解后产生的氧,可提高水中溶解氧,促使好氧微生物在活性炭表面繁殖,为生物降解提供条件。王晓东等研究表明活性炭吸附是去除NP、OP和BPA工艺的主要单元(王晓东等,2006),该工艺是可行的。
    每一种工艺都有其优势和局限性,单一的高级氧化技术、生物炭技术、膜技术等都无法高效去除所有EDCs等微量有毒物质。只有建立多重安全控制体系才能有效控制再生水健康风险。

来源:《再生水水质安全评价与保障原理》,胡洪营、吴乾元、黄晶晶、赵欣等 著,科学出版社,2011.4
关键词:再生水,污水再生利用,污水处理工艺,回用,水循环,供水,水质标准,风险控制,水质安全评价


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