專利名稱：一種污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法
一種污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法技術領域：
一種污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法本發明是關于一種污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法。
背景技術：
近年來，具有“三致”作用或內分泌干擾作用的新型藥物類污染物 (Pharmaceuticals，簡稱PhACs)在地表水環境中的不斷出現引起了各國學者越來越為廣 泛的關注，已經成為繼持久性有機污染物(POPs)、內分泌干擾物(EDCs)之后國際上又一類 被廣泛關注的低濃度、高毒性水環境污染物。在地表水中PhACs的濃度雖然較低，但其對人 體健康與生態環境的影響卻具有長期性、潛在性和災難性的特點，越來越多的研究證實了 水體低濃度、高毒性PhACs暴露的風險性和危害性。然而，常規的水處理技術在去除水中低 濃度、高穩定性PhACs方面存在諸多缺陷，如除污染效能低、化學藥劑投量高、生物中毒現 象顯著。為解決水體中低濃度、高穩定性PhACs的污染問題，亟待開發新型、高效、經濟的水 深度處理技術，解決PhACs污染問題。作為發展中國家的人口大國，我國PhACs的使用量巨大。目前，已經獲得國家藥準 字生產的藥品多達186552種，每年僅用于牲畜的抗生素類藥物就高達6000多噸。2001年， 我國藥品銷售總額達2301億元；2002年，我國僅青霉素一項的產量就達2. 2萬噸。由此可 見，我國水體普遍存在PhACs的潛在污染。因此，提出適合我國國情的新型、高效、經濟的水 深度處理技術，解決PhACs污染問題迫在眉睫。催化臭氧氧化技術沒有向工藝中引入其他能量和有毒有害的化學藥劑，催化劑可 一次性填裝于反應器內，操作簡單、便于在實際的水處理工藝中應用。但目前所采用的催化 劑普遍存在催化效率低、成本高、且具有一定的選擇性，難以滿足實際需求。因此，迫切需要 開發和制備經濟高效的催化劑，應用于催化臭氧氧化技術之中，以解決水中低濃度、高穩定 性的PhACs的污染物的去除問題。污泥基活性炭以污水處理廠剩余污泥為原料，添加玉米芯等生物質和活化劑等制 備而成。其最大特點是制備生產成本低廉，同時活性炭比表面積價高、微孔發達以及表面化 學官能團。這些優點使得污泥基活性炭利于在催化臭氧氧化技術去除水中低濃度、高穩定 性的PhACs的污染物的領域應用，實現了既可以解決水體PhACs污染問題，又資源化利用了 城市污水廠剩余污泥，提出了一條“以廢治廢”水處理新途徑。
發明內容
本發明的目的是為了解決我國水體中存在的低濃度、高穩定性藥物類污染物污 染問題，而提出的一種水深度處理技術——污泥基活性炭催化臭氧氧化技術。污泥基催 化臭氧氧化水處理方法待處理水先進行混凝_沉淀預處理，而后進行污泥基活性炭催化 臭氧氧化處理，然后經后處理即可出水。污泥基活性炭催化臭氧氧化水處理方法中，臭 氧投量為2. 7-3. 3mg/L，催化劑投量為20_30mg/L，臭氧、催化劑和污染水體的接觸時間為 30-40min，受污染水體中藥類污染物濃度在300-700 μ g/L范圍，受污染水體pH在6_8范圍。本發明以污泥基活性炭為催化劑，催化臭氧氧化水中低濃度、高穩定性藥類污染 物布洛芬去除率為99. 9%以上。污泥基活性炭催化劑活性顯著，催化臭氧氧化技術除污染 效能較高。此外，污泥基活性炭具有極強的催化臭氧分解能力，表面污泥基活性炭可以催化 臭氧分解，產生強氧化能力的羥基自由基，強化去除水中存在的低濃度、高穩定性藥類污染 物。本發明的特色在于污泥基活性炭催化劑的應用，大大降低了催化劑的制備成本， 解決了剩余污泥處置的難題；同時強化臭氧分解，產生氧化能力的羥基自由基，實現對水中 存在的低濃度、高穩定性藥類污染物的高效去除。附圖表說明
圖1污泥基活性炭催化臭氧分解能力圖2污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物布洛芬效能
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式催化臭氧氧化水處理方法受污染水體先進行混 凝_沉淀預處理后，再進行催化臭氧氧化處理，然后經后處理出水；污泥基活性炭催化臭氧 氧化水處理方法中，臭氧投量為2. 7-3. 3mg/L，催化劑投量為20_30mg/L，臭氧、催化劑和污 染水體的接觸時間為30-40min，受污染水體中藥類污染物濃度在300-700 μ g/L范圍，受污 染水體pH在6-8范圍，其中催化劑污泥基活性炭為城市污水廠剩余污泥，玉米芯和活化劑 混合后，經浸漬、烘干、高溫活化及酸洗滌和水洗滌等步驟制備而成。本實施方式所使用的污泥基催化臭氧氧化反應系統與水廠現有臭氧氧化系統完 全相同，受污染水體預處理和后處理工藝完全采用現有工藝，無須水處理設備。本實施方式 催化臭氧氧化反應器可為間歇式反應器，也可為連續式反應器或多級聯用反應系統。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一不同的是臭氧投量為 1. 8-2. 2mg/L，其他方式與實施方式一相同。本實施方式對水中微量藥物布洛芬的去除效率為80%。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是污泥基活性炭催化劑投 量為95-105mg/L，其他方式與實施方式一相同。本實施方式對水中微量藥物布洛芬的去除效率大于99. 9%。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是臭氧投量為 1. 8-2. 2mg/L，污泥基活性炭催化劑投量為95_105mg/L，其他方式與實施方式一相同。本實施方式催化臭氧氧化水處理方法受污染水體先進行混凝_沉淀預處理后， 再進行催化臭氧氧化處理，然后經后處理出水；污泥基活性炭催化臭氧氧化水處理方法中， 臭氧投量為1. 8-2. 2mg/L，污泥基活性炭催化劑投量為95_105mg/L，臭氧、催化劑和污染水 體的接觸時間為30-40min，受污染水體中藥類污染物濃度在300-700 μ g/L范圍，受污染水 體pH在6-8范圍，其中催化劑污泥基活性炭為城市污水廠剩余污泥，玉米芯和活化劑混合 后，經浸漬、烘干、高溫活化及酸洗滌和水洗滌等步驟制備而成。本實施方式所使用的污泥基催化臭氧氧化反應系統與水廠現有臭氧氧化系統完 全相同，受污染水體預處理和后處理工藝完全采用現有工藝，無須水處理設備。本實施方式催化臭氧氧化反應器可為間歇式反應器，也可為連續式反應器或多級聯用反應系統。
本實施方式對水中微量藥物布洛芬的去除效率大于99. 9%。
權利要求
一種污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法，其特征在于以污泥基活性炭為催化劑，催化臭氧分解，產生強氧化能力的羥基自由基，實現水中低濃度、高穩定性微量藥物的強化去除，顯著改善水質，保障水質安全。
2.根據權利要求1所述污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法，其特征 在于催化劑是以城市剩余污泥為主要原料，并添加玉米芯及活化劑氯化鋅，經浸漬、烘干、 高溫活化及酸洗滌和水洗滌等步驟制備而成。
3.根據權利要求1所述污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法，其特征 在于催化劑污泥基活性炭的BET比表面積為=712. 81m2 .g—1，總孔容積=0. 48m2 .g—1，平均 孔徑為=2. 71nm，表面酸性官能團=1. 41mmol/g，表面堿性官能團=0. 72mmol/g。
4.根據權利要求1所述的污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法，其特 征在于工藝所需臭氧濃度為2. 7-3. 3mg/L。
5.根據權利要求1所述的污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法，其特 征在于工藝所需污泥基催化劑投量為20-30mg/L。
6.根據權利要求1所述的污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法，其特 征在于待處理水體中微量藥物濃度范圍為300-700 μ g/L。
7.根據權利要求1所述的污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法，其特 征在于待處理水體pH范圍為6-8。
8.根據權利要求1所述的污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量藥物的方法，其特 征在于，臭氧、污泥基活性炭和受污染水體的接觸反應時間為30-40min。
全文摘要
本發明涉及一種污泥基活性炭催化臭氧氧化去除微量藥物污染物，改善水質的方法，屬于給水或污水深度處理技術領域。催化劑污泥基活性炭是以城市污水處理廠剩余污泥為主要制備原料，并添加玉米芯生物質及活化劑氯化鋅制備而成。這種方法制備而成的活性炭催化劑，大大降低了催化臭氧氧化技術的生成成本。污泥基催化劑具有較大的比表面積，發達的孔徑及豐富的表面官能團。這些特點使得污泥基催化劑不僅在催化臭氧分解過程中活性顯著，同時其催化臭氧氧化水中微量藥物的去除效果也十分顯著。污泥基活性炭催化臭氧氧化技術可達到微量藥物的99％以上去除效果。這些優點有利于污泥基活性炭催化臭氧氧化技術在飲用水或污水中微量藥物污染物強化去除領域的生產應用，為水中微量藥物污染物的強化去除技術提供一種有效方法。
文檔編號C02F1/78GK101962238SQ20101027369
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月7日 優先權日2010年9月7日
發明者封莉, 張立秋, 李道靜, 王紅娟, 齊飛 申請人:北京林業大學