一种去除二沉池废水中PPCPs类微污染物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水处理领域，特别涉及一种去二沉池除废水中PPCPs类微污染物的方 法。
【背景技术】
[0002] 药品和个人护理用品（Pharmaceutical and personal care products,PPCPs)是 近些年新兴的微量有机污染物，具体是指用于医药兽药、农业生产、个人护理等用途的一大 类化学药品的总称，其中包括；抗生素、镇定剂、抗癒痛类药物，天然的或人工合成的激素，X 射线造影剂，香料，杀虫剂，护肤品、防晒霜W及各种化妆品。在环境中广泛存在，在地表水、 地下水、污泥、城市污水厂排水，甚至饮用水中均能被检测到。PPCPs类物质质量浓度通常很 低，结构复杂，难降解，其对生物及人类存在的环境健康风险还有待探究。
[0003] 近十余年针对水体中药品及个人护理品（PPCPs)的报道和研究越来越广泛，污水 中PPCPs的去除已成为国内外研究的热点。PPCPs在水中含量很低，仅为ng/L~y g/L水 平，但即便是如此微量的PPCPs也会对水生动植物及人类造成严重伤害。研究表明，水中微 量的雌激素类物质会造成鱼类性别错乱，氣西汀、双氯芬酸等物质能够在鱼类肌肉、肝脏、 大脑等处富集，造成生物累积效应。
[0004] 特别，对于如此低浓度有毒有害的的微污染物，在水体中对水生生物的生存环境 造成了巨大的威胁。而该些有机物由于具有低浓度、高危害且高稳定性等特征，不能被传统 的常规工艺有效去除，如难于生物降解，一般城市污水处理厂传统的物化及生物处理方法 都很难将其高效的去除。因此，对于PPCPs该类微量有机污染物去除方法的研究将成为水 污染控制领域的热点之一。在不断加重的威胁下，研究新型的可W有效去除水中微量难降 解有机物的工艺从而有效地提高饮用水水质，对我国的可持续性发展就具有极其重要的战 略意义。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决上述问题，提供了一种有效去除二沉池废水中PPCPs类微污染物 的方法；该方法将莫氧氧化与电化学法相结合，具有不需要有机碳源、氧化还原能力强等特 点，是一种高效处理有机微污染物质的方法。
[0006] 本发明利用的原理为；在直流电场中，水体中溶解的化在莫氧接触器底部进行电 化学原位产&化反应，反应方程式为；0 2+2H++2e^^ H 2〇2;生成的H 2〇2可W与溶液中溶解的0 3 进一步发生化roxone反应，生成具有强氧化性的羟基自由基（? 0H)，从而氧化降解PPCPs 类微污染物。
[0007] 具体而言，本发明提供了一种去除二沉池废水中PPCPs类微污染物的方法，所述 方法包括W下操作：
[0008] 采用底部微孔曝气方式，将〇3体积百分比为5~10%的0 2和0 3混合气通入底部 设有阴、阳电极的莫氧接触器，电极两端通有直流电；通入混合气的同时，将含有PPCPs类 微污染物的待处理水体注入所述莫氧接触器，水力停留时间为3~15min，即时输出水体， 即可。
[0009] 本发明所述PPCPs类微污染物包括氯贝酸、苯扎贝特、双氯芬酸、布洛芬、吉非 罗齐等。本发明所述水体中，处理前或处理后，PPCPs类微污染物的浓度可通过现有技 术中的任意方法来进行测定，例如可W通过固相萃取-高效液相色谱-电喷雾串联质谱 (S阳-HPLC-MS/M巧检测PPCPs类微污染物的浓度。
[0010] 本发明所述的二沉池废水为经污水处理厂二沉池处理后的城市污水。一般情况 下，二沉池处理为污水处理厂处理城市污水的末尾步骤，所述二沉池处理为污水处理厂处 理污水时的常规操作。所述待处理水体中，PPCPs类微污染物浓度为0.0 lng/L~20mg/L， 总有机碳含量（TOC)为0~15mg/L，pH值为7~9,电导率大于700 y S/m。
[0011] 所述待处理水体中，各项参数优选为；PPCPs类微污染物浓度250~500 y g/L，TOC 为3. 4~14. 4mg/L，抑值为7. 9~8. 1，电导率为800~1100 y S/m。
[0012] 在直流电场中，水体中溶解的化在莫氧接触器底部进行电化学原位反应产生 &〇2,因此，通过调节电化学原位反应的电流密度，可W调整&〇2的生成量，进而调整水体中 化的浓度与〇3的浓度的比值。本发明针对待处理废水的特性W及各项指标参数，对气体 通入量和电流密度进行了优化，使水体中馬〇2与〇3的浓度之比达到合理范围，从而针对性 地有效去除所述二沉池废水中的PPCPs类微污染物。具体而言，所述化的通入质量与待处 理水体体积之比为8~25mg/l，优选为10~15mg/l，进一步优选为12mg/L ;在电极两段通 直流电，阴极端电流密度为4~30mA/cm2,优选为6~lOmA/cm2,进一步优选为8mA/cm 2。
[0013] 本发明中，〇3的通入量与待处理水体体积之比可采用本领域现有的常规技术手段 来进行测定、监控，本发明对此不作限定。作为一种优选方案，〇3的通入量可W通过KI吸收 法进行检测，具体步骤为；将与发明相同组成的混合气W与本发明相同的通入量通入KI溶 液，溶液颜色发生转变，待化被KI溶液吸收完毕后，用硫代硫酸轴反向滴定，溶液颜色发生 逆向转变，通过计算硫代硫酸轴的量可间接得出〇3的通入量。
[0014] 本发明所述混合气可W由化与0 3直接混合得到，也可由其它方法制备而成，优选 为由莫氧发生器制备而成。采用莫氧发生器制备的具体步骤为；将化通入莫氧发生器，部 分化转化为0 3,输出气体，即化体积百分比为5~10%的0 2和0 3混合气。
[0015] 向莫氧接触器中鼓入〇3和0 2混合气时，曝气方式为底部微孔曝气，同时进行磁力 揽拌，所述微孔曝气的曝气流速为0. 01~lOL/min。该种曝气方式使进入莫氧接触器的气 体分散为微气泡，与莫氧接触器中的水体能更好地接触，同时，底部产生的&〇2在气体的夹 带下向莫氧接触器顶部扩散，能够与化更好地反应。
[0016] 本发明所述电极中；阳极面积为5~20cm2,选自Pt电极、石墨电极、惨测金刚石电 极、Pt/C电极、铁锻钉镶电极、铁锻钉电极、铁锻笛电极、铁基锻镶电极、铁基锻错电极、铁基 锻二氧化镶电极、不镑钢电极、媒电极或含两种W上过渡金属的合金电极；所述含两种W上 过渡金属的合金电极为铅合金电极、铁合金电极、铜合金电极或锋合金电极。所述阳极优选 为面积6~10cm2的Pt片电极。本发明采用的阳极能够减小反应的过电势，利于〇2的析出 及H+的生成，从而减小外加电压，降低能耗。
[0017] 本发明所述电极中；阴极面积为5~20cm2,选自石墨电极、玻璃碳电极、活性炭纤 维电极或气体扩散电极；所述气体扩散电极为炭纸/布/租-聚四氣己帰电极、活性炭-聚 四氣己帰电极、炭黑-聚四氣己帰电极、碳纳米管-聚四氣己帰电极或石墨帰-聚四氣己帰 电极，其中，炭纸/布/租-聚四氣己帰电极为炭纸-聚四氣己帰电极或布-聚四氣己帰电 极或租-聚四氣己帰电极。所述阴极优选为面积6~10cm 2的炭黑-聚四氣己帰气体扩散 电极。本发明采用的阴极能够使得化与H +选择性反应产生H 2〇2,而非&0。
[001引本发明采用的电极可W自制，也可W从市场直接购买。
[0019] 本发明通电所用电源为普通直流稳压电源。
[0020] 本发明所述水力停留时间（Hy化aulic Retention Time, HRT)是指待处理水体在 反应器内的平均停留时间。本发明提供的方案中，待处理水体在反应器内仅需要很短的停 留时间即可实现PPCPs类微污染物的高效去除。