公布日：2024.02.13
申请日：2023.12.05
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/78(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F1/28(2023.01)I;B01J23/78(2006.01)I;B01J35/
61(2024.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明涉及污水深度处理及生物质灰渣再利用领域，公开了一种利用生物质灰渣去除污水厂尾水痕量污染物的方法和系统。该方法在包括调节池、臭氧催化反应池、生化缓冲池的系统中进行，且包括：(1)将尾水引入所述调节池进行均质，得到中水I；(2)将所述中水I引入所述臭氧催化反应池进行臭氧催化反应，得到中水II；(3)将所述中水II引入所述生化缓冲池中与挂膜后的微生物载体接触以进行生化处理，得到出水。本发明提供的方法能实现尾水中痕量有机污染物的高效去除，过程无化学试剂添加，对环境友好无二次污染；同时能提升出水的可生化性。
权利要求书
1.一种利用生物质灰渣去除污水厂尾水痕量污染物的方法，其特征在于，该方法在包括调节池、臭氧催化反应池、生化缓冲池的系统中进行，包括：(1)将尾水引入所述调节池进行均质，得到中水I；(2)将所述中水I引入所述臭氧催化反应池进行臭氧催化反应，得到中水II；(3)将所述中水II引入所述生化缓冲池中与挂膜后的微生物载体接触以进行生化处理，得到出水；其中，所述尾水中四环素的含量为0.01-50mg/L；所述臭氧催化反应中使用的催化剂为比表面积为45-65m2/g、m(SiO2+CaO+Al2O3+Fe2O3)不小于80wt％的改性灰渣；相对于每1L的所述尾水，所述催化剂的用量为50-300g；所述微生物载体为体积平均直径为0.6-8.0mm的灰渣I；所述改性灰渣为将灰渣II与柠檬酸、壳聚糖进行改性反应后获得的产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述改性反应的操作包括：S1、将所述灰渣II与柠檬酸溶液I进行第一反应，烘干后得到混合物I；其中，所述灰渣II的体积平均直径为0.15-0.60mm，所述柠檬酸溶液I中柠檬酸的浓度为5-20wt％；S2、将所述壳聚糖与柠檬酸溶液II进行混合，得到壳聚糖-柠檬酸溶液；所述柠檬酸溶液II中柠檬酸的浓度为2-5wt％；S3、将所述混合物I与所述壳聚糖-柠檬酸溶液进行第二反应，调节pH至9-10，静置8-12h后，经低温热解、清洗、烘干得到改性灰渣。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤S1中，所述第一反应的条件至少满足：转速为100-120rpm，温度为22-28℃，时间为6-8h；和/或在步骤S3中，所述第二反应的条件至少满足：转速为100-120rpm，温度为35-45℃，时间为8-12h；和/或在步骤S3中，所述低温热解在氮气气氛中进行，且温度为300-500℃，时间为1-2h。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在步骤S1中，所述灰渣II的用量重量与所述柠檬酸溶液I的用量体积比为1：10-15；和/或在步骤S3中，所述混合物I的用量重量与所述壳聚糖-柠檬酸溶液的用量体积比为1：18-22。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在步骤S2中，所述壳聚糖-柠檬酸溶液中的壳聚糖浓度为5-10g/L。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述灰渣I和所述灰渣II均为将生物质灰渣依次进行筛分、淋洗、晾干至含水率不高于4wt％后后获得的产物；以及所述生物质灰渣为生物质电厂燃烧发电所衍生的固体废弃物，在所述生物质灰渣中，SiO2的含量为35-60wt％，CaO的含量为5-20wt％，Al2O3的含量为5-15wt％，Fe2O3的含量为5-15wt％，且SiO2、CaO、Al2O3和Fe2O3的含量之和不小于80wt％。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括：在步骤(2)中，使用曝气盘自所述臭氧催化反应池的下部向上通入臭氧，且所述臭氧的进气流量为0.2-2L/min。
8.一种利用生物质灰渣去除污水厂尾水痕量污染物的系统，其特征在于，该系统应用于权利要求1-7中任意一项所述的方法，且沿液相物流方向依次设置有调节池、臭氧催化反应池和生化缓冲池；其中，所述调节池用于将尾水引入所述调节池进行均质，得到中水I；所述臭氧催化反应池与所述调节池连通以使得所述中水I与所述臭氧催化反应池中填充的催化剂进行臭氧催化反应，得到中水II；所述生化缓冲池与所述臭氧催化反应池连通以使得所述中水II与所述生化缓冲池中填充的挂膜后的微生物载体接触以进行生化处理，得到出水。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，在所述臭氧催化反应池的底部设置有曝气盘，用于将臭氧自下向上通入所述氧催化反应池中。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其中，在所述调节池和所述臭氧催化反应池的中间设置有蠕动泵，用于对所述调节池引出的所述中水I进行加压。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中污水厂尾水中痕量污染物去除率低以及出水的可生化性不高的问题。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种利用生物质灰渣去除污水厂尾水痕量污染物的方法，该方法在包括调节池、臭氧催化反应池、生化缓冲池的系统中进行，包括：
(1)将尾水引入所述调节池进行均质，得到中水I；
(2)将所述中水I引入所述臭氧催化反应池进行臭氧催化反应，得到中水II；
(3)将所述中水II引入所述生化缓冲池中与挂膜后的微生物载体接触以进行生化处理，得到出水；
其中，所述尾水中四环素的含量为0.01-50mg/L；
所述臭氧催化反应中使用的催化剂为比表面积为45-65m2/g、m(SiO2+CaO+Al2O3+Fe2O3)不小于80wt％的改性灰渣；相对于每1L的所述尾水，所述催化剂的用量为50-300g；
所述微生物载体为体积平均直径为0.6-8.0mm的灰渣I；
所述改性灰渣为将灰渣II与柠檬酸、壳聚糖进行改性反应后获得的产物。
本发明第二方面提供一种利用生物质灰渣去除污水厂尾水痕量污染物的系统，该系统应用于第一方面所述的方法，且沿液相物流方向依次设置有调节池、臭氧催化反应池和生化缓冲池；
其中，所述调节池用于将尾水引入所述调节池进行均质，得到中水I；
所述臭氧催化反应池与所述调节池连通以使得所述中水I与所述臭氧催化反应池中填充的催化剂进行臭氧催化反应，得到中水II；
所述生化缓冲池与所述臭氧催化反应池连通以使得所述中水II与所述生化缓冲池中填充的挂膜后的微生物载体接触以进行生化处理，得到出水。
相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的方法能通过增强吸附、截留等过程，改善生物质灰渣对尾水中不同痕量污染物的吸附行为，包括重金属、抗生素、抗病毒药物等；
(2)本发明提供的方法能在利用改性生物质灰渣自身对污染物的截留富集行为的同时联合臭氧构建非均相催化氧化体系，实现尾水中痕量有机污染物的高效去除，过程无化学试剂添加，对环境友好无二次污染；同时形成富氧尾水，提升尾水的可生化性；
(3)本发明提供的方法能增加得到的出水中有益菌的量，从而提升尾水作为“生态补水”的生态价值；
(4)本发明中利用小粒径的改性灰渣作为非均相催化剂、大粒径的灰渣作为微生物载体，拓展了大体量灰渣在污水领域中的应用，能实现废物回用的目的。
（发明人：俞海祥;李飞鹏;谢思雨;赵一凡;丁春燕;俞文杰;阳子杰;陶红）