本发明涉及一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的方法，包括：原水存于原水水箱由蠕动泵从进水口泵入生物氧化过滤柱内，经滤料层进行过滤；将DO通入到生物氧化过滤柱内；经过一个驯化挂膜期后进入稳定运行期，经6～8h降解，水样由出水口流出进入集水池收集；最后，在整个过滤周期末对生物氧化过滤柱进行反冲洗，即可。该装置包括原水水箱、蠕动泵、生物氧化过滤柱、反冲洗排水口、曝气头、空气压缩机、气体流量计、反冲洗进水口及集水池。该预处理工艺具有去除PPCPs效果显著、运行水力负荷大、出水稳定及运行周期较长等诸多优点，是一种性能良好、推广应用前景较好的去除饮用水源中微量PPCPs的技术。
1.一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的方法，其特征在于，包括步骤：(1)原水存于原水水箱(1)由蠕动泵(2)从进水口泵入生物氧化过滤柱或过滤池(3)内，经滤料层(6)进行过滤，滤速0.5～0.8m/h，过滤周期7～8d，水力停留时间为6～8h，即降解时间为6～8h，其中，滤料层(6)的填料为陶粒填料，其组分为61～66％SiO2，19～
24％Al2O3，4～9％Fe2O3，0.5～1.0％CaO，1.0～2.0％MgO，烧失量为5％；陶粒的粒径
2～4mm，比表面积3.99m/g，颗粒容重1175g/L，堆积容重650g/L，比重2.54g/cm，开孔孔隙率47.2％，闭孔孔隙率28.4％；
(2)将DO由空气压缩机(10)经气体流量计(11)和曝气头(9)通入到生物氧化过滤柱或过滤池(3)内；
(3)经过一个驯化挂膜期后进入稳定运行期，维持生物氧化过滤柱或过滤池(3)内的DO浓度2.36～6.14mg/L，温度20～27℃，pH6.8～7.8之间，水样在生物氧化过滤柱或过滤池(3)内停留6～8h后，水样由出水口(4)流出进入集水池(14)收集；
(4)最后，在整个过滤周期末对生物氧化过滤柱或过滤池(3)进行反冲洗，即可。
2.根据权利要求1所述的一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的原水为含有以μg/L浓度单位计算的PPCPs的饮用水源。
3.根据权利要求1所述的一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的方法，其特征在于：所述步骤(1)和(2)中的原水与DO的流动方向一致。
4.根据权利要求1所述的一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的挂膜为人工接种挂膜，驯化挂膜时间为8～10d。
5.根据权利要求1所述的一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的反冲洗方式为首先进行气冲洗5～6min，气冲强度为10～12L/
(s·m)；然后气水联合反冲洗，气冲强度为7～8L/(s·m)，水冲强度为3～4L/(s·m)，2
气水联合反冲洗时间为5～6min；最后单独水漂洗，水冲强度为5～6L/(s·m)，水冲时间为6～8min。
6.根据权利要求1所述的一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的方法，其特征在于：所述的反冲洗气体由空气压缩机(10)经气体流量计(11)和曝气头(9)通入到生物氧化过滤柱或过滤池(3)内；反冲洗进水由反冲洗进水口(12)进入生物氧化过滤柱或过滤池(3)，反冲洗废水由反冲洗排水口(5)流出。
一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明属饮用水源中PPCPs的预处理方法领域，特别是涉及一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的方法及装置。
背景技术
[0002] 随着环境分析技术的提高和人们环境意识的增强，药物及个人护理品(Pharmaceutical and Personal Care Products，简称PPCPs)作为一种新兴污染物日益受到人们的关注。药物和个人护理用品即使微量存在仍具有相当程度的生物活性，给环境造成不可预测的影响，并可能通过饮用水和食物等途径对人体健康产生潜在危害。美国和英国的研究人员发现，在污水处理厂和工厂排污口附近水体中出现了野生鱼类性别错乱、大量青蛙畸形等不正常现象。研究人员认为，环境激素是主要的凶手，而PPCPs则是环境激素的重要来源之一。
[0003] 最近几年，PPCPs在水体中逐渐被检出，在污水、地表水和地下水中已检测到50多种药品，浓度达到μg/L水平，而现有常规给水处理工艺对相当一部分物质没有明显的去除效果，虽然高级氧化以及膜过滤等技术可以有效去除水源水中的PPCPs，但处理成本过高，不易应用于实际生产中。研究者对一些PPCPs物质的生物处理效果进行了研究，结果发现大多数PPCPs都能被部分去除，但PPCPs的生物转化作用非常有限，主要原因在于PPCPs中较多属于难生物降解类有机物以及微生物与PPCPs接触反应的时间过短。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的方法及装置，该预处理工艺具有去除PPCPs效果显著、运行水力负荷大、出水稳定及运行周期较长等诸多优点，是一种性能良好、推广应用前景较好的去除饮用水源中微量PPCPs的技术。
[0005] 本发明的一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的方法，包括：
[0006] (1)原水存于原水箱由蠕动泵从进水口泵入生物氧化过滤柱(池)内，经滤料层进行过滤，滤速0.5～0.8m/h，过滤周期7～8d，水力停留时间6～8h，即降解时间为6～8h；
[0007] (2)将DO由空气压缩机经气体流量计和曝气头通入到生物氧化过滤柱(池)内；
[0008] (3)经过一个驯化挂膜期后进入稳定运行期，维持生物氧化过滤柱(池)内的DO浓度2.36～6.14mg/L，温度20～27℃，pH6.8～7.8之间，水样在生物氧化过滤柱或过滤池内停留6～8h后，水样由出水口流出进入集水池收集；
[0009] (4)最后，在整个过滤周期末对生物氧化过滤柱(池)进行反冲洗，即可。
[0010] 所述步骤(1)中的滤料层的填料为陶粒填料，其组分为61～66％SiO2，19～24％Al2O3，4～9％Fe2O3，0.5～1.0％CaO，1.0～2.0％MgO，烧失量为5％；陶粒的粒径2～2 3
4mm，比表面积3.99m/g，颗粒容重1175g/L，堆积容重650g/L，比重2.54g/cm，开孔孔隙率
47.2％，闭孔孔隙率28.4％；
[0011] 所述步骤(1)中的原水为含有以μg/L浓度单位计算的PPCPs的饮用水源；
[0012] 所述步骤(1)和(2)中的原水与DO的流动方向一致；
[0013] 所述步骤(3)中的挂膜为人工接种挂膜，驯化挂膜时间为8～10d；
[0014] 所述步骤(4)中的反冲洗方式为首先进行气冲洗5～6min，气冲强度为10～12L/2 2 2
(s·m)；然后气水联合反冲洗，气冲强度为7～8L/(s·m)，水冲强度为3～4L/(s·m)，
2
气水联合反冲洗时间为5～6min；最后单独水漂洗，水冲强度为5～6L/(s·m)，水冲时间为6～8min；
[0015] 所述的反冲洗气体由空气压缩机经气体流量计和曝气头通入到生物氧化过滤柱(池)内；反冲洗进水由反冲洗进水口进入生物氧化过滤柱(池)，反冲洗废水由反冲洗排水口流出。
[0016] 本发明的一种生物氧化过滤预处理饮用水源中PPCPs的装置，由原水水箱、蠕动泵、生物氧化过滤柱(池)、出水口、反冲洗排水口、滤料层、承托层、进水口、曝气头、空气压缩机、气体流量计、反冲洗进水口、承托板及集水池组成，所述的生物氧化过滤柱(池)中从上至下依次有自由水面空间、滤料层、承托层，所述的承托层(7)下方由作为配水系统的承托板(13)支撑，所述的自由水面空间处装有出水口和反冲洗排水口，出水口与集水池连接，所述的进水口和曝气头都位于承托板下方，进水口与位于原水水箱中的蠕动泵连接，所述的气体流量计一边连接曝气头，一边连接空气压缩机，所述的反冲洗进水口位于生物氧化过滤柱(池)底部中心。
[0017] 所述的出水口位于滤料层上方40cm处，所述的反冲洗排水口安装在距离生物氧化过滤柱(池)顶部30cm处，所述的进水口位于距离生物氧化过滤柱(池)底部15cm处，所述的曝气头位于承托板下方10cm、生物氧化过滤柱(池)的中轴处。
[0018] 所述的空气压缩机和气体流量计位于生物氧化过滤柱(池)外侧。
[0019] 所述的承托板上均匀开孔，孔径为6mm，孔间距为15mm，水样流过承托板时由孔口流入，从而使得水样得到均匀分布。
[0020] 所述的承托层高度为10～15cm，滤料为卵石，卵石粒径为3～6cm。
[0021] 本发明利用滤料和生物膜的吸附截留作用，使饮用水源中微量的PPCPs停留在生物氧化过滤柱(池)内，从而保证了饮用水源中PPCPs与生物膜有足够的接触反应时间，同时借以经驯化后的生物膜的生物氧化作用使得饮用水源中微量的PPCPs得到降解，消除及降低饮用水中PPCPs的潜在危害，提高饮用水安全性。
[0022] 本发明的预处理方法通过对生物膜进行驯化，提高了对饮用水源中PPCPs难生物降解成分的降解率；采用空气流动方向与水流方向相同的曝气方式，从而解决了在进水端由于有机物浓度高，生物量大，DO往往不足的问题，提高了氧的利用率；选用了价格低廉的陶粒滤料，从图2的陶粒的电镜扫面图可以看出在陶粒上存在大量的微孔，从而确保了陶粒对饮用水源中微量的PPCPs具有较强的吸附截留作用，且其比表面积和表面粗糙度大，易于微生物吸附生长。
[0023] 有益效果
[0024] 本发明的预处理方法具有去除PPCPs效果显著、运行水力负荷大、出水稳定及运行周期较长等诸多优点，是一种性能良好、推广应用前景较好的去除饮用水源中微量PPCPs的技术。
附图说明
[0025] 图1是本发明所需设备的图；(其中，1为原水水箱，2为蠕动泵，3为生物氧化过滤柱(池)，4为出水口，5为反冲洗排水口，6为滤料层，7为承托层，8为进水口，9为曝气头，10为空气压缩机，11为气体流量计，12为反冲洗进水口，13为承托板，14为集水池)图2为本发明所用的陶粒电镜扫面图。
具体实施方式
[0026] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0027] 实施例1
[0028] 试验原水通过向松江大学城湖水中投加相应的PPCPs获取，本试验选用的PPCPs为在饮用水源中被频繁检出的难生物降解的抗癫痫药卡马西平以及较易生物降解的调血脂药苯扎贝特，两者浓度分别为5.7～10.8μg/L和6.9～13.4μg/L；原水存于原水箱由蠕动泵从进水口泵入生物氧化过滤柱(池)内，经滤料层进行过滤，滤速0.5m/h，过滤周期7～8d，水力停留时间8h，即降解时间为8h；DO由空气压缩机经气体流量计和曝气头通入到生物氧化过滤柱(池)内；经过一个驯化挂膜期后进入稳定运行期，维持生物氧化过滤柱(池)内的DO浓度为2.36～6.14mg/L，温度20～25.7℃，pH7.1～7.6之间，水样在生物氧化过滤柱或过滤池内停留8h后，水样由出水口流出进入集水池收集；滤料层的填料为陶粒填料，其组分为61～66％SiO2，19～24％Al2O3，4～9％Fe2O3，0.5～1.0％CaO，1.0～
2.0％MgO，烧失量为5％；陶粒的粒径2～4mm，比表面积3.99m2/g，颗粒容重1175g/L，堆
3
积容重650g/L，比重2.54g/cm，开孔孔隙率47.2％，闭孔孔隙率28.4％；
[0029] 经过3个月的实践考察，发现整个系统运行良好，卡马西平的去除率维持在30％以上，苯扎贝特的去除率维持在60％以上。
