[发明专利]微波辐射去除剩余污泥中壬基酚及短链壬基酚聚氧乙烯醚的方法

说明书

技术领域

本发明属于剩余污泥处理技术，特别涉及一种微波辐射去除城市污水处理系统产生的剩余污泥(以下简称“污泥”)中壬基酚及短链壬基酚聚氧乙烯醚的方法。

背景技术

壬基酚聚氧乙烯醚是一类非离子表面活性剂，约占烷基酚聚氧乙烯醚总产量的80％[Naylor CG.2001.Alkylphenol ethoxylates：Science，regulatory status，and future outlook.AATCC REVIEW 1(3)：34-38]。它具有性能优良、价格相对低廉，可用于生产清洁剂、乳化剂、润湿剂、分散剂、抗静电剂等，在工业、商贸及日化等方面的应用极为广泛。

壬基酚聚氧乙烯醚是壬基酚在碱催化下与环氧乙烷发生聚合反应产生的，是一系列不同聚合度的同系物的混合物。在环境中，壬基酚聚氧乙烯醚可再次转化为壬基酚、或短链壬基酚聚氧乙烯醚等代谢产物，好氧条件下其主要降解产物为壬基酚聚氧乙烯酸。然而，壬基酚、短链壬基酚聚氧乙烯醚等与母体壬基酚聚氧乙烯醚相比，具有更强的毒性和内分泌干扰效应，且在环境中相对稳定，对人体健康和环境安全具有一定危害和潜在的风险。

目前欧盟已全面禁止生产壬基酚，美国等国家也对壬基酚的使用进行严格监控。而与此同时，我国仍未对壬基酚的生产或使用做出明确限制。2008年我国壬基酚产量为1.7万吨，净进口为0.8万吨，表观消费量为2.5万吨/年，对壬基酚的需求量还在逐年增加。

大量的壬基酚、壬基酚聚氧乙烯醚及其代谢产物随生活污水、生产废水进入城市污水处理厂，发生降解转化。其中，近90％的壬基酚吸附于活性污泥颗粒上，是城市污水中壬基酚去除的主要方式。而污水处理厂剩余污泥与处理出水的外排则成为壬基酚和短链壬基酚聚氧乙烯醚进入环境的主要途径[Soares，A.，B.Guieysse，et al.2008.“Nonylphenol in the environment：A criticalreview on occurrence，fate，toxicity and treatment in wastewaters.”EnvironmentInternational 34(7)：1033-1049.]。随着我国城市污水处理率的日益提高，污水处理厂迅猛增加，随之而来的剩余污泥产量也逐年增加，所以，城市污水污泥中壬基酚及短链壬基酚聚氧乙烯醚所引起的生态环境安全问题已不容忽视，越来越受到公众关注。

目前，国内外有关提高剩余污泥处理过程中壬基酚聚氧乙烯醚及其代谢产物的降解效率的研究较少，主要是厌氧消化、好氧降解等生物处理方法。一般情况下，中温厌氧消化可去除污泥中的少量壬基酚聚氧乙烯醚，而高温厌氧消化可提高去除率，并减少剩余污泥中的固体量。例如，Chang等[Chang，B.V.，Chiang，F.，Yuan，S.Y.，2005.Anaerobic degradation of nonylphenol insludge.Chemosphere 59：1415-1420.]证明硫酸盐还原菌、产甲烷菌及真细菌可在厌氧条件下去除剩余污泥中加入的壬基酚等，但Ferguson等[Ferguson，P.E.，Brownawell，B.J.，2003.Degradation of nonylphenol ethoxylates in estuarinesediment under aerobic and anaerobic conditions.Environ.Toxicol.Chem.22.1189-1199.]在批量实验中并没有从沉积物泥浆中得到壬基酚聚氧乙烯醚转化而来的壬基酚。不过，大量研究已证实壬基酚可在好氧条件下发生降解，并已应用于好氧污泥处理中[Corvini，P.F.X.，Schaffer，A.，Schlosser，D.，2006.Microbial degradation of nonylphenol and other alkylphenols-our evolving view.Appl.Microbiol.Biotechnol.72：223-243.]。高温好氧条件下，壬基酚与短链壬基酚聚氧乙烯醚可同时得到去除，且去除率高于厌氧条件[Dominique Patureau，Nadine Delgenes，Jean-Philippe Delgenes，2008.Impact of sewage sludgetreatment processes on the removal of the endocrine disrupters nonylphenolet