[发明专利]一种饮用水处理过程中去除PPCPs的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别涉及饮用水处理过程中去除PPCPs的方法。

背景技术

药物及个人护理用品(Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCPs)包括各种药物(如抗生素、抗肿瘤药、抗焦虑惊厥类药、激素类药、阻滞剂与类交感神经药、消炎药、减肥药、止痛药、降压药、避孕药、抗抑郁药等)以及个人护理用品(如肥皂、香波、牙膏、香水、护肤品、发胶、染发剂、护发素等)在内的一系列化学物质，与人类的生活密切相关。随着人们生活、医疗水平的提高，PPCPs被广泛使用。施用在人或动物体身上的药物大部分不能被机体完全吸收，多以本体或代谢物的形式随粪便、尿液等排出体外，进入环境中。另外，大部分个人护理品在使用过程中也会直接进入到环境中。

进入环境中的PPCPs化合物可能会干扰环境中生物的正常生长，造成生物畸变或突变，诱发大量耐药菌株的产生等。随着人们对PPCPs类物质对环境和人类潜在危害认识的加深，日益增多的学者开始关注PPCPs在各种工艺中的处理情况。传统污水处理工艺一般流程为：混凝-沉淀-过滤-消毒。这些常规处理工艺不是专门针对PPCPs进行的，故对PPCPs去除效果不好，大部分PPCPs的去除率达不到50％甚至不能被降解。水厂出水水质中PPCPs浓度时有超过卫生部《生活饮用水卫生标准》(GB5750-2012)情况发生，严重威胁着人民群众的饮用水安全。

目前针对饮用水中PPCPs的处理工艺还较少，主要是臭氧-活性炭吸附工艺，但对一些高稳定性的PPCPs，如布洛芬，普里米酮，氯钡 酸，碘普罗胺，双氯芬酸等，单独臭氧氧化的去除率很低。此外，臭氧氧化能生成溴酸盐、甲醛等对人体有较严重毒害作用的氧化副产物，使臭氧的广泛使用受到质疑。

相对于单独臭氧氧化，O₃/H₂O₂高级氧化工艺具有操作简单、氧化能力强、成本低廉、无二次污染的优点，在给水和废水处理领域具有广阔的应用前景，是值得考虑的技术之一。然而，通过外加H₂O₂与O₃耦合来产生强氧化性的·OH，操作过程繁琐且具有一定的危险性；其次，O₃在产生过程中会浪费大量的O₂，能量消耗及浪费大。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种饮用水处理过程中有效去除PPCPs的方法；该方法将臭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。

本发明利用的原理为：在直流电场中，水体中溶解的O₂在臭氧接触器底部进行电化学原位产H₂O₂反应，反应方程式为：O₂+2H⁺+2e^-→H₂O₂；生成的H₂O₂可以与溶液中溶解的O₃进一步发生Peroxone反应，生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，从而氧化降解PPCPs。

具体的，本发明提供了一种饮用水处理过程中去除PPCPs的方法，所述方法包括以下操作：

采用底部微孔曝气方式，将O₃体积百分比为5～10％的O₂和O₃混合气通入底部设有阴、阳电极的臭氧接触塔，电极两端通直流电；通入混合气的同时，将含有PPCPs的待处理水体注入所述臭氧接触塔，水力停留时间为10s～40min，即时输出水体，即可。

本发明提供的方法可以有效去除水体中包括布洛芬、双氯芬酸、安定、碘普罗胺、氨甲丙二酯、普里米酮、氯钡酸等PPCPs类微污染物。所述水体处理前、后，PPCPs的浓度可通过现有技术中的任意方法来进行测定，例如可以通过固相萃取-高效液相色谱-电喷雾串联质 谱(SPE-HPLC-MS/MS)检测PPCPs的浓度。

本发明所述待处理水体为地表水或地下水经过絮凝、沉淀、过滤等传统的饮用水预处理后所得。本发明所述待处理水体中，PPCPs浓度为0.01ng/L～20μg/L，总有机碳含量(TOC)为0～10mg/L，pH值为2～12，电导率大于300μS/cm。