专利名称：高效低耗去除地下水中微量汽油成分btex的方法
高效低耗去除地下水中微量汽油成分BTEX的方法技术领域：
本发明涉及水处理技术领域，具体地说，是一种高效低耗去除地 下水中微量汽油成分BTEX的方法。
背景技术：
石油的基本成分是烃、芳香烃等碳氢化合物。其中被公认为有毒 致癌的物质主要是BTEX (benzene,苯；toluene,甲苯；ethylbenzene，乙苯; xylene，二甲苯)。随着汽油等石油制品的广泛使用和石油开采过程中 井下作业和油气集输，油箱、其它运输工具及地下储油罐的泄漏，都 使得BTEX已成为最常见的地下水污染物质。为此美国环保署将 BTEX列为了优先控制污染物。国内的地下水受石油烃污染严重的地 区，石油烃有机物污染物的总的浓度高达20 30 mg/L，其中BTEX 的浓度也在10 20mg/L，可见污染程度非常严重。国外的调査报告 显示，受到BTEX污染的地下水，在污染受到控制后， 一般要几十年 都难以在自然状态下修复。
一般的受BTEX污染地下水在进行异位修复中，抽出至地面后可 以通过空气吹脱、活性污泥生物降解等工艺进行处理。空气吹脱虽然 可以有效地将BTEX从液相中去除，但是产生了含BTEX的废气， 需要添加进一步的空气处理装置，而且容易产生二次污染；而活性污 泥池的占地面积一般较大，也需要曝气充氧等工艺操作，增加了工艺
运行费用。这就需要探寻一种占地面积更小，运行费用更低的高效低 耗处理技术。
活性炭吸附处理工艺是处理受污染地下水的有效工艺，然而单纯 的活性炭工艺在活性炭吸附饱和后需要进行再生。相比之下，在活性
炭颗粒上接种微生物形成的生物活性炭(Biological activated carbon, BAC)技术，对低浓度持久性有机污染物(POPs)有较好的去除效果 活性炭不仅对有机物有吸附作用，而且能为微生物生长提供载体，使 吸附的有机物质得以生物降解，同时不断地空出一些吸附表面以供继 续进行吸附过程。这种生物再生现象延长了活性炭炭床的使用寿命， 减少了处理运行费用。水中一些较难降解的有机物因吸附而在活性炭 表面富集，延长了有机物与微生物的接触时间，为微生物的驯化提供 了有利条件，因而使得难降解物质得以去除。此外BAC还有可以富 集水中的溶解氧和营养物质，更有利于微生物的生长，而且让微生物 固定在反应器中繁殖，也使其不易流失，从而达到更为高效的处理效 果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效低耗去除 地下水中微量汽油成分BTEX的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的-
一种高效低耗去除地下水中微量汽油成分BTEX的方法，包含步 骤为，
(1)采用工厂或市政污水处理厂活性污泥单元的污泥上清液，
通过进样泵从下而上通过活性炭床层，设定空床停留时间(EBCT) 为5min 30min优选为10 min，在从活性炭柱上端流出后重新流入 污泥上清液储罐，如此循环接种l 3h后，优选为2h(图2);
(2) 将进水切换为BTEX污染水体对接种在活性炭上的细菌进 行驯化繁殖，形成生物膜(图3);与循环接种相同，进水由进样泵 以上流式的方式通入活性炭柱，在进水罐中以去氯自来水配制25 L BTEX进水溶液，进水罐一端装有空气袋，以便在溶液减少过程中保 持进水罐内气压稳定，利于密封；在每次出水检测时，同时测定进水 的实际BTEX浓度，以便取得准确的进水负荷数据，设定EBCT为 l曙10min，优选为3min;
(3) 经过2周以上时间的运行，生物膜在BTEX活性炭柱内自 然驯化成熟，将其中的微生物取出作为之后BTEX生物活性炭菌群的 种源；略微疏通生物活性炭床层， 一部分床中的微生物会随水流上升 到床层上方，用移液枪移取少量微生物浓菌液，经稀释后作为菌源按 之前的循环接种方法给新的炭柱接种，得到处理后的水源，可安全排 放；
所述的BTEX是指苯，甲苯，乙苯和二甲苯； 所述的菌种为工厂或生活污泥上清液中所含菌群。 本发明高效低耗去除地下水中微量汽油成分BTEX的方法的积 极效果是
(1) 该方法具备高的容积负荷(40 50kg/m3/d)，所以可以大 大减少建设场地和费用；
(2) 该方法对于溶解氧的消耗量远小于理论消耗量，可以减少
曝气等工艺操作，降低实际工艺的操作费用；
(3) 该方法体现出的长期显著的污染物去除能力，证明其炭柱 内的活性炭不需要进行的定期更换再生，从而节省了处理费用；
(4) 该方法具有流程简便，工艺设备简单，易于操作、管理。
图1生物活性炭系统中的相互作用简化模型示意图2活性炭接种微生物工艺流程图3生物活性炭实验装置流程图。
具体实施方式
以下提供本发明高效低耗去除地下水中微量汽油成分BTEX的 方法的具体实施方式
。
实施例1
请参见图1， 2和3，取原煤破碎炭(20 40目)为活性炭载体， 使用在前期甲苯生物活性炭柱内驯化的菌种，设定EBCT为10 min 接种2 h。之后设定EBCT为1.2 min，以30 50 mg/L为进水浓度， 进行四种苯系物(苯，甲苯，乙苯和邻二甲苯)的生物活性炭工艺， 经2周的处理表明，只有苯的出水浓度上升(至10 mg/L， C/Q为 0.29)，然后略有下降，保持在5 10 mg/L (C/C。为0.20左右)的 水平，其余的苯系物出水均一直保持小于5 mg/L的水平。四套苯系 物BAC的容积负荷高达38.4 50.4kg/mVd，经检测，炭柱进出水的
溶解氧差值保持在2.0 3.5 mg/L，大大低于去除DOC值的理论需氧
实施例2
取原煤破碎炭(20 40目)为活性炭载体，使用在前期甲苯生 物活性炭柱内驯化的菌种，设定EBCT为10min接种2h。设定EBCT 为3.2min，以10mg/L为进水浓度，进行四种苯系物(苯，甲苯，乙 苯和邻二甲苯)的生物活性炭工艺，经40天的处理，除苯之外，其 余BTEX的BAC出水中均未检出苯系物。在最初的吸附作用阶段之 后，吸附和可生化性均较差的苯的出水浓度逐渐上升(至4mg/L)， 之后又缓慢下降到检测限以下(<0.5mg/L)。说明BAC可以长期有 效地去除水中的BTEX。
实施例3
取原煤破碎炭(20 40目)和等体积的石英砂为载体，其中原 煤炭使用苯进行了预负载，使用在前期苯生物活性炭柱内驯化的菌 种，设定EBCT为10min接种2h。设定EBCT为l.lmin，进水浓度 为20 40mg/L，进行苯的生物活性炭工艺。经三周的运行表明，苯 生物活性炭出水C/Co保持在0.15 0.25左右，持续低于石英砂出水 1 2mg/L，说明活性炭能够为微生物提供更好的生长环境，得到更 为理想的处理效果。
实施例4
取原煤破碎炭和椰壳炭(20 40目)为活性炭载体，使用在前 期甲苯生物活性炭柱内驯化的菌种，设定EBCT为10min接种2h。 设定EBCT为3.5min，进水浓度为10mg/L，进行甲苯的生物活性炭 工艺。经三周的运行表明，两种炭形成的生物活性炭出水甲苯浓度均 持续在检测限以下(<0.5mg/L)。说明在一般情况下，活性炭的炭型 对于BTEX生物活性炭的性能没有明显的影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干 改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
权利要求
1. 一种高效低耗去除地下水中微量汽油成分BTEX的方法，其特征在于，包含步骤为，(1)采用工厂或市政污水处理厂活性污泥单元的污泥上清液，通过进样泵从下而上通过活性炭床层，设定空床停留时间为5～30min，在从活性炭柱上端流出后重新流入污泥上清液储罐，如此循环接种1～3h后；(2)将进水切换为含BTEX的污染水体对接种在活性炭上的细菌进行驯化繁殖，形成生物膜；与循环接种相同，进水由进样泵以上流式的方式通入活性炭柱，在进水罐中以去氯自来水配制25L BTEX进水溶液，进水罐一端装有空气袋；在每次出水检测时，同时测定进水的实际BTEX浓度，以便取得准确的进水负荷数据，设定EBCT为1～10min；(3)经过2周以上时间的运行，生物膜在BTEX活性炭柱内自然驯化成熟，将其中的微生物取出作为之后BTEX生物活性炭菌群的种源略微疏通生物活性炭床层，一部分床中的微生物会随水流上升到床层上方，用移液枪移取少量微生物浓菌液，经稀释后作为菌源按之前的循环接种方法给新的炭柱接种，得到处理后的水源；所述的EBCT是空床停留时间；所述的BTEX是指苯，甲苯，乙苯和二甲苯；所述的菌种为工厂或生活污泥上清液中所含菌群。
2. 根据权利要求1所述的高效低耗去除地下水中微量汽油成分 BTEX的方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，设定EBCT优 选为3 min。
3.根据权利要求1所述的高效低耗去除地下水中微量汽油成分BTEX的方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，在从活性炭柱 上端流出后重新流入污泥上清液储罐，如此循环接种时间优选为2h。
全文摘要
本发明公开了高效低耗去除地下水中微量汽油成分BTEX的方法，将污泥上清液，通过进样泵从下而上通过活性炭床层，在从活性炭柱上端流出后重新流入污泥上清液储罐，如此循环接种；将进水切换为BTEX污染水源后对接种在活性炭上的细菌进行驯化繁殖，形成生物膜；进水由进样泵以上流式的方式通入活性炭柱，运行后，生物膜在BTEX活性炭柱内自然驯化成熟；对于生物活性炭床层略微疏通后，一部分床中的微生物会随水流上升到床层上方，用移液枪移取少量微生物浓菌液，经稀释后作为菌源按之前的循环接种方法给新的炭柱接种，从而得到新的BTEX生物活性炭工艺。本发明的优点具备高的容积负荷；对于溶解氧的需求量少，流程简便，工艺设备简单，易于操作、管理。
文档编号C02F1/58GK101386436SQ20081020137
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月17日 优先权日2008年10月17日
发明者应维琪, 巍 张, 影 李, 李冰璟, 娟 胡, 黄流雅 申请人:华东理工大学