一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法及其设备

本申请属于水处理，尤其涉及一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法及其设备。

背景技术：

1、在处理水体中的藻类工艺中，人们通过化学预氧化(如臭氧、氯、二氧化氯、高锰酸盐、高铁酸盐、紫外/氯、紫外)的方式，改变藻细胞的zeta电位和藻细胞的结构使其失活，进而促进藻细胞及其有机物的凝聚，达到降低藻类污染的目的；但是，大部分预氧化方式是通过破坏藻类细胞的细胞壁和细胞膜，使其裂解或部分裂解来达到去除藻类的目的，正因为藻类细胞结构的破坏，导致了藻细胞胞内的有机物(iom)得到释放，尤其是胞内的含氮有机物，包括藻毒素、含氮类消毒副产物(n-dbps)前驱物等，这些在预氧化过程中释放的胞内的有机物(iom)具有极大地潜力在消毒过程中与消毒剂发生反应，发展成对人类产生危害的含氮类消毒副产物(n-dbps)，例如氨基酸这类含氮有机物会在液氯/氯胺消毒过程中反应生成含氮消毒副产物(n-dbps)，其中典型的就是n-亚硝基二甲胺(ndma)。

2、在水体中微塑料处理工艺中，常用混凝沉淀去除，通过投加常规絮凝剂，使微塑料与絮凝剂聚集沉淀，但这种技术对于微塑料的去除率并不高，并且微塑料的沉降时间比较长，初次沉淀的效果并不理想；投加化学絮凝剂可以大大增加去除率，但对于更小、更光滑的微塑料去除效果并不好，且会产生大量污泥，对于水体也有一定的ph值的要求，易造成二次污染；也有利用动态生物膜去除微塑料，但有一定的适用范围，仅对于含有低浓度微塑料的水体有效，对于大颗粒的微塑料，可能会堵塞模孔，堵塞模孔时需要反冲洗，高压反冲洗可能导致微塑料透过膜进入废水中，不能有效截留，这种技术的效率比较低，维护成本也比较高，利用反渗透膜技术去除微塑料时，对于大颗粒的微塑料能有效去除，但是对于小颗粒的微塑料去除效果比较差，并且这种技术所需的能源高，通量也比较低，也容易造成膜污染；因此，现有技术中去除水体中微塑料、藻类及生成的含氮消毒副产物的效果不高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法及其设备，用于解决现有技术中去除水体中微塑料、藻类及生成的含氮消毒副产物的效果有待提高的技术问题。

2、本申请第一方面提供了一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法，处理方法包括步骤：

3、步骤s1、将生物炭、预氧化剂以及混凝剂与待处理污染水源混合后进行混凝-沉淀处理，得到生物炭处理的水源；

4、步骤s2、取生物炭处理的水源的上清液，得到初步处理水源。

5、优选的，步骤s2之后，还包括步骤s3、将消毒剂和初步处理水源混合后进行消毒，得到净化水源。

6、优选的，步骤s1中，所述生物炭选自玉米秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭以及花生壳生物炭。

7、优选的，所述生物炭选自玉米秸秆生物炭，所述待处理污染水源为含有氨氮的待处理污染水源。

8、优选的，步骤s1中，所述生物炭的制备方法包括：将预处理的生物质进行炭化、研磨，得到生物炭。

9、优选的，所述预处理的生物质包括：将生物质依次进行洗涤、干燥和研磨，得到预处理的生物质；

10、所述炭化的温度为300～500℃，时间为1～3h，气氛为二氧化碳；

11、所述研磨为采用研磨机进行研磨。

12、优选的，步骤s1中，还包括对待处理污染水源进行微塑料和藻类含量检测，所述待处理污染水源中微塑料含量0～50000ind/m3，藻类含量不大于104cells/l时，每升待处理污染水源中生物炭的用量为5-100mg。

13、优选的，步骤s1中，还包括对待处理污染水源进行微塑料和藻类含量检测，所述待处理污染水源中微塑料含量不大于5000ind/m3，藻类含量不大于104cells/l时，每升待处理污染水源中生物炭的用量为5-10mg。

14、优选的，步骤s1中，还包括对待处理污染水源进行微塑料和藻类含量检测，所述待处理污染水源中微塑料含量5000-10000ind/m3，藻类含量不大于104cells/l时，每升待处理污染水源中生物炭的用量为10-50mg。

15、优选的，步骤s1中，还包括对待处理污染水源进行微塑料和藻类含量检测，所述待处理污染水源中微塑料含量10000-20000ind/m3，藻类含量104-105cells/l时，每升待处理污染水源中生物炭的用量为50-80mg。

16、优选的，步骤s1中，还包括对待处理污染水源进行微塑料和藻类含量检测，所述待处理污染水源中微塑料含量不大于20000-40000ind/m3，藻类含量105-106cells/l时，每升待处理污染水源中生物炭的用量为80-100mg。

17、步骤s2中，所述预氧化剂选自臭氧、氯、二氧化氯、高锰酸盐、高铁酸盐中的至少一种；

18、所述混凝剂选自硫酸铝；

19、步骤s3中，所述消毒剂选自液氯。

20、本申请第二方面提供了一种微塑料和藻类复合污染水源的处理设备，所述设备包括依次连通的污水池、加药单元、网格絮凝单元、沉淀单元、过滤单元、消毒单元以及清水池。

21、优选的，所述微塑料和藻类复合污染水源的处理设备还包括吸水井和二级泵站；

22、所述清水池、吸水井和二级泵站依次连通。

23、综上所述，本申请提供了一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法及其设备，本申请提供的一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法加入了生物炭，利用生物炭孔隙结构发达和比表面积大、丰富的官能团以及炭结构牢固的优点，在往待处理污染水源中投加生物炭后，混合增加水中颗粒的碰撞机会，进而使微塑料更容易被吸附在生物炭的表面或孔隙内，提高了对水体中微塑料的去除效果；同时生物炭发达的孔隙结构不仅能有效吸附藻类细胞，并且还吸附藻类细胞因预氧化剂氧化处理损伤后释放的氨基酸和藻毒素等n-dbps前驱物，进而在消毒过程中减少n-dbps的生成，吸附氨氮减少液氯等氧化剂消毒过程中氯胺的产生，进而从源头上减少氯胺与氨基酸、藻毒素等含氮类消毒副产物的前驱物的反应生成含氮消毒副产物，更重要的是，在往待处理污染水源中投加生物炭后，生物炭还能作为催化剂，与氧化剂协同，催化预氧化过程中的反应，提高预氧化的效率，从而解决现有技术中去除水体中微塑料、藻类及生成的含氮消毒副产物的效果有待提高的技术问题。

技术特征：

1.一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法，其特征在于，步骤s2之后，还包括步骤s3、将消毒剂和初步处理水源混合后进行消毒，得到净化水源。

3.根据权利要求1所述的一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法，其特征在于，步骤s1中，所述生物炭的制备方法包括：将预处理的生物质进行炭化、研磨，得到生物炭；

4.根据根据权利要求1所述的一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法，其特征在于，步骤s1中，混凝沉淀处理具体包括：将100mg/l生物炭、2mg/l臭氧以及混凝剂与待处理污染水源以150rpm的转速进行搅拌，搅拌时间为15min，停止搅拌，让水体自由沉淀45min，经过混凝沉淀处理，得到生物炭处理的水源。

5.根据权利要求1所述的一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法，其特征在于，步骤s1中，所述生物炭选自玉米秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭以及花生壳生物炭。

6.根据权利要求5所述的一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法，其特征在于，所述生物炭选自玉米秸秆生物炭，所述待处理污染水源为含有微塑料和藻类的复合待处理污染水源。

7.根据权利要求1所述的一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法，其特征在于，步骤s1中，还包括对待处理污染水源进行微塑料和藻类含量检测，所述待处理污染水源中微塑料含量0～50000ind/m3，藻类含量不大于104cells/l时，每升待处理污染水源中生物炭的用量为5～100mg。

8.根据权利要求2所述的一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法，其特征在于，步骤s2中，所述预氧化剂选自臭氧、氯、二氧化氯、高锰酸盐、高铁酸盐中的至少一种；

9.一种实现权利要求1-8任一项所述的微塑料和藻类复合污染水源的处理方法的设备，其特征在于，包括依次连通的污水池、加药单元、网格絮凝单元、沉淀单元、过滤单元、消毒单元以及清水池。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述微塑料和藻类复合污染水源的处理设备还包括吸水井和二级泵站；

技术总结
本申请属于水处理技术领域，尤其涉及一种微塑料和藻类复合污染水源的处理方法及其设备；本申请提供的微塑料和藻类复合污染水源处理方法中通过加入生物炭能很好地与微塑料进行异质聚集，促使微塑料沉降，可以抑制藻细胞的生长并杀死，能吸附藻细胞因损伤后释放的氨基酸和藻毒素等含氮类消毒副产物前驱物，可以吸附水中部分氨氮，减少液氯消毒时生成的氯胺，从而解决现有技术中去除水体中微塑料、藻类及生成的含氮消毒副产物的效果有待提高的技术问题。

技术研发人员：秦雯,杨靖如,高航,宋阳
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15