北科院资环所在强化去除城市污水中典型PPCPs污染物方面取得新进展

发布时间:2022-06-27

  近年来,药物和个人护理用品(简称PPCPs)的生产量和消费量不断增加,导致水环境中PPCPs类痕量新污染物的检出频率和检出浓度不断升高。研究表明,北京市5大水系地表水和8个行政区/县污水处理厂出水中分别检出了118种PPCPs和110种PPCPs,而城市污水处理厂出水已经成为水环境中PPCPs的主要来源。

  传统污水处理厂的常规处理工艺难以有效去除污水中的PPCPs类新污染物,出水中残留的PPCPs进入水环境会对水生生物和人类造成慢性中毒和内分泌紊乱,并可导致病菌耐药性的形成,严重威胁水环境安全和人类健康。

  针对上述问题,北京市科学技术研究院资源环境研究所水资源研发团队基于前期对城市污水再生工艺全流程各工段以及收纳水体中PPCPs赋存情况和浓度水平进行深度调研的基础上,开发了以电催化氧化、单原子基类芬顿氧化、催化臭氧氧化为代表的PPCPs高效去除技术。研究表明,O3+H2O2强化电催化技术在30min反应过程中对布洛芬的去除率达到93%;基于新型Cu-Fe基单原子催化剂的芬顿氧化技术在碱性条件下对抗生素废水表现出极其优异的催化降解性能,20min内布洛芬的去除率达到93%以上;开发的纳米催化剂MnxCe1-xO2/γ-Al2O3催化臭氧氧化和单原子催化剂MnCe-CNO/γ-Al2O3催化臭氧氧化均可在10min实现布洛芬和阿替洛尔100%的去除率。

  研究团队进一步将开发的上述三种高级氧化技术和目前商品化陶氏NF270和NF90膜的去除效果进行了对比分析,发现四种技术均可高效去除水中PPCPs类污染物,其中催化臭氧氧化技术处理效果最佳。此外,研究团队结合工程实践应用中催化臭氧氧化工艺出水中盐离子和降解副产物的存在可能对再生水安全利用存在风险,提出了“催化臭氧氧化+NF膜”工艺,在实现再生水品质提升的同时,有效缓解膜污染,延长膜的使用寿命,降低运行维护成本。

  

  技术对比分析

  该研究团队后期将继续优化催化剂结构和工艺参数,提高催化剂及工艺的稳定性、可靠性,为高效去除典型PPCPs污染物和获取高品质再生水提供成套解决方案。

  

  文/任晓晶

  图/陈燕慧

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