一種利用Fe(III)強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明公布了一種去除污水處理廠尾水中雌二醇的方法，具體的說(shuō)，公布了一種利用Fe(III)和微生物的交互作用，強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雌二醇為典型的內(nèi)源甾體雌激素，水環(huán)境中10 ng/L的雌二醇即表現(xiàn)出較強(qiáng)的生態(tài)(生理)毒性，造成男性不育、女性生殖器官腫瘤、兒童早熟，野生動(dòng)物繁殖能力下降，以及水生生物雌性化等。目前，歐洲不少國(guó)家已制定標(biāo)準(zhǔn)，限制其排放濃度不得超過(guò)10 ng/L。
[0003]環(huán)境中的雌二醇主要來(lái)源于人類及哺乳動(dòng)物的排泄物。雌二醇通過(guò)多種途徑，進(jìn)入城市污水處理廠。目前，城市污水處理廠的傳統(tǒng)工藝，特別是厭氧生物處理工藝不能有效去除污水中的雌二醇。通常，污水廠尾水中雌二醇的濃度為ng/L- μ g/L的水平，從而，尾水中仍保留較高的雌激素活性。
[0004]對(duì)污水處理廠尾水進(jìn)行深度處理，并將其回用于生態(tài)、景觀補(bǔ)水是目前污水處理廠尾水的主要出路。常見(jiàn)的污水深度處理的方法主要有深床過(guò)濾法、臭氧-活性炭法、化學(xué)混凝法、人工濕地法等。其中，人工濕地工藝具有操作簡(jiǎn)單、動(dòng)力消耗少、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。
[0005]人工濕地是一個(gè)綜合生態(tài)系統(tǒng)。系統(tǒng)中，微生物是降解污染物的主力軍，填料為微生物提供了較好的附著載體，濕地植物吸收水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)為濕地系統(tǒng)輸送氧氣，從而使系統(tǒng)在厭氧-好氧交替的環(huán)境中運(yùn)行。雌二醇為典型的留醇類化合物，在濕地系統(tǒng)的厭氧及缺氧環(huán)境中，由于厭氧微生物的電子轉(zhuǎn)移效率低下，雌二醇通常轉(zhuǎn)化為雌酮，在濕地系統(tǒng)中積累，從而，人工濕地系統(tǒng)的出水中仍保留較高的雌激素活性。因此，提高人工濕地系統(tǒng)中微生物的電子轉(zhuǎn)移效率，提升濕地系統(tǒng)降解雌二醇的能力，將大大降低污水處理廠尾水回用的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)人工濕地系統(tǒng)中雌二醇去除率低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種利用Fe(III)強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的方法。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種利用Fe(III)強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的方法，具體步驟如下:
(1):構(gòu)建潛流人工濕地系統(tǒng)，所述濕地系統(tǒng)長(zhǎng)寬比1:1-:4:1，深度0.7-1.2 m；
(2):在所述濕地系統(tǒng)內(nèi)填充高度為0.5-1.0 m的混合填料，并混入混合填料質(zhì)量0.1%~1%的Fe(III)，以提高濕地系統(tǒng)中厭氧微生物的電子傳遞效率；
(3):在濕地系統(tǒng)中按5-25株/m2的密度種植蘆葦； (4):按水力停留時(shí)間為0.5-ld向濕地系統(tǒng)中注入污水處理廠尾水，調(diào)試人工濕地系統(tǒng)；
(5):待濕地系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，向污水處理廠尾水加入雌二醇，調(diào)節(jié)雌二醇的濃度為20-2000 ng/L，按水力停留時(shí)間0.5_2d運(yùn)行人工濕地。
[0008]本發(fā)明中，步驟(I)中所述濕地系統(tǒng)長(zhǎng)寬比為1:1-:3:1，深度為0.8-1.0 m。
[0009]本發(fā)明中，步驟(2)中所述混合填料由沸石和陶粒組成，沸石:陶粒的體積比為1:1。
[0010]本發(fā)明中，步驟(2)中所述Fe(III)為針鐵礦或赤鐵礦，所述針鐵礦或赤鐵礦添加量為混合填料質(zhì)量的0.5%~1%。
[0011]本發(fā)明中，步驟(5)中控制雌二醇的濃度為20-200 ng/L O
[0012]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有的有益效果:
本發(fā)明提供了一種全新的強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇能力的方法，具體的說(shuō)，就是在人工濕地系統(tǒng)中加入適量Fe (III)(針鐵礦或赤鐵礦)，構(gòu)建Fe (III)-微生物交互系統(tǒng)，提升微生物的電子傳遞效率，強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的能力。與未添加Fe(III)的濕地系統(tǒng)相比，該方法對(duì)雌二醇的去除能力可提升50%，從而大大降低了污水處理廠尾水回用的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下通過(guò)實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明:
實(shí)施例1:構(gòu)建潛流人工濕地系統(tǒng)，人工濕地長(zhǎng)寬比3:1，深度1.0 m，濕地內(nèi)填充高度為0.8 m的組合填料，填料組成為沸石:陶粒=1:1 (體積比)，向濕地中加入填料質(zhì)量1%的針鐵礦，濕地中按照20株/m2的密度種植蘆葦，向濕地系統(tǒng)中按停留時(shí)間2 d注入城市污水廠尾水，尾水中雌二醇的濃度為100 ng/L，濕地系統(tǒng)對(duì)雌二醇的平均去除率為90%，與未添加針鐵礦的濕地系統(tǒng)相比(人工濕地其它運(yùn)行參數(shù)不變)，雌二醇的去除率提高了約50%。
[0014]實(shí)施例2:構(gòu)建潛流人工濕地系統(tǒng)，人工濕地長(zhǎng)寬比2:1，深度0.7 m，濕地內(nèi)填充高度為0.5 m的組合填料，填料組成為沸石:陶粒=1:1 (體積比)，向濕地中加入填料質(zhì)量0.2%的針鐵礦，濕地中按照10株/m2的密度種植蘆葦，向濕地系統(tǒng)中按停留時(shí)間0.5 d注入城市污水廠尾水，尾水中雌二醇的濃度為1000 ng/L，濕地系統(tǒng)對(duì)雌二醇的平均去除率為65%，與未添加針鐵礦的濕地系統(tǒng)相比(人工濕地其它運(yùn)行參數(shù)不變)，雌二醇的去除率提高了約 20%。
[0015]實(shí)施例3:構(gòu)建潛流人工濕地系統(tǒng)，人工濕地長(zhǎng)寬比1.5:1，深度1.2 m，濕地內(nèi)填充高度為1.0 m的組合填料，填料組成為沸石:陶粒=1:1 (體積比)，向濕地中加入填料質(zhì)量0.5%的針鐵礦，濕地中按照8株/m2的密度種植蘆_，向濕地系統(tǒng)中按停留時(shí)間1.5 d注入城市污水廠尾水，尾水中雌二醇的濃度為1500 ng/L，濕地系統(tǒng)對(duì)雌二醇的平均去除率為75%，與未添加針鐵礦的濕地系統(tǒng)相比(人工濕地其它運(yùn)行參數(shù)不變)，雌二醇的去除率提高了約 30%。
[0016]實(shí)施例4:構(gòu)建潛流人工濕地系統(tǒng)，人工濕地長(zhǎng)寬比4:1，深度0.9 m，濕地內(nèi)填充高度為0.7 m的組合填料，填料組成為沸石:陶粒=1:1 (體積比)，向濕地中加入填料質(zhì)量
0.1%的針鐵礦，濕地中按照15株/m2的密度種植蘆葦，向濕地系統(tǒng)中按停留時(shí)間0.8 d注入城市污水廠尾水，尾水中雌二醇的濃度為40 ng/L,濕地系統(tǒng)對(duì)雌二醇的平均去除率為85%，與未添加針鐵礦的濕地系統(tǒng)相比(人工濕地其它運(yùn)行參數(shù)不變)，雌二醇的去除率提高了約45%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用Fe(III)強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的方法，其特征在于具體步驟如下: (1):構(gòu)建潛流人工濕地系統(tǒng)，所述濕地系統(tǒng)長(zhǎng)寬比1:1-:4:1，深度0.7-1.2 m； (2):在所述濕地系統(tǒng)內(nèi)填充高度為0.5-1.0 m的混合填料，并混入混合填料質(zhì)量0.1%~1%的Fe(III)，以提高濕地系統(tǒng)中厭氧微生物的電子傳遞效率； (3):在濕地系統(tǒng)中按5-25株/m2的密度種植蘆葦； (4):按水力停留時(shí)間為0.5-ld向濕地系統(tǒng)中注入污水處理廠尾水，調(diào)試人工濕地系統(tǒng)； (5):待濕地系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，向污水處理廠尾水加入雌二醇，調(diào)節(jié)雌二醇的濃度為20-2000 ng/L，按水力停留時(shí)間0.5_2d運(yùn)行人工濕地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用Fe(III)強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的方法，其特征是步驟(I)中所述濕地系統(tǒng)長(zhǎng)寬比為1:1-:3:1，深度為0.8-1.0 mo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用Fe(III)強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的方法，其特征是步驟(2)中所述混合填料由沸石和陶粒組成，沸石:陶粒的體積比為1:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用Fe(III)強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的方法，其特征是步驟(2)中所述Fe (III)為針鐵礦或赤鐵礦，所述針鐵礦或赤鐵礦添加量為混合填料質(zhì)量的0.5%~1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用Fe(III)強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的方法，其特征是步驟(5)中控制雌二醇的濃度為20-200 ng/L ο
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用Fe(III)強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的方法。在人工濕地系統(tǒng)中加入適量Fe(III)（針鐵礦或赤鐵礦），構(gòu)建Fe(III)-微生物交互系統(tǒng)，提升微生物的電子傳遞效率，強(qiáng)化人工濕地去除污水處理廠尾水中雌二醇的能力。本發(fā)明有效的實(shí)現(xiàn)了利用人工濕地去除污水廠尾水中的雌二醇，大大降低了污水處理廠尾水回用的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
【IPC分類】C02F3-32, C02F3-34, C02F3-28
【公開(kāi)號(hào)】CN104803482
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510105111
【發(fā)明人】張繼彪, 田云飛, 黃德英, 欒曉男, 黃威, 鄭正
【申請(qǐng)人】復(fù)旦大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年3月11日