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Ozonation products of triclosan in advanced wastewater treatment
Xijuan Chen a ,Jessica Richard b ,Yaling Liu c ,Elke Dopp b ,d ,Jochen Tuerk e ,Kai Bester f ,*
a
Department of Biotechnology,Chemistry and Environmental Engineering,Aalborg University,Aalborg,Denmark b
Institute of Hygiene and Occupational Medicine,University Hospital Essen,Germany c
University Duisburg-Essen,Department of Chemistry,Essen,Germany d
IWW Rheinisch-Westfa ¨lisches Institut fu ¨r Wasserforschung GmbH,Mu ¨lheim,Germany e
Institut fu ¨r Energie-und Umwelttechnik e.V.,IUTA (Institute of Energy and Environmental Technology),Duisburg,Germany f
Environmental Science,Aarhus University,Roskilde,Denmark
a r t i c l e i n f o
Article history:
Received 26April 2011Received in revised form 23January 2012
Accepted 28January 2012Available online 7February 2012Keywords:Triclosan Ozone
Ozonation products 2,4-dichlorophenol Toxicity
a b s t r a c t
Triclosan is an antimicrobial agent widely used in many household and personal care prod-ucts.Widespread use of this compound has led to the elevated concentrations of triclosan in wastewater,wastewater treatment plants and receiving waters.In this study removal of triclosan by aqueous ozone was investigated and the degradation products formed during ozonation of an aqueous solution of triclosan were analyzed by GC-MS and HPLC-MS/MS.The following transformation products have been identi?ed:2,4-dichlorophenol,chloro-catecol,mono-hydroxy-triclosan and di-hydroxy-triclosan during treatment process.Cyto-toxicity and genotoxicity of pure triclosan and 2,4-dichlorophenol have been investigated and the results showed reduced genotoxic effects after ozonation,though the respective chlor-ophenol is harmful to aquatic organisms.
a2012Elsevier Ltd.All rights reserved.
1.Introduction
Triclosan (2,4,40-trichloro-20hydroxydiphenylether,CAS:3380-34-5)is currently used as an antimicrobial agent in toothpaste,mouthwash,liquid soap and in functional clothing such as functional shoes and underwear (Engelhaupt,2007).It is also used as a stabilizing agent in a multitude of detergents and cosmetics and as an antimicrobial agent in polymeric food cutting boards (Adolfsson-Erici et al.,2002;Dann and Hontela,2011).Approximately 1500t are produced annually world-wide,and approximately 350t of those are applied in Europe (Singer et al.,2002).The primary emission route for triclosan after usage is through wastewater.In fact,investigators have
detected triclosan in numerous municipal wastewater in?uent samples at concentrations in the range of 0.5e 4.5m g L à1(Buth et al.,2011;Lindstro ¨m et al.,2002).In wastewater treatment plants (WWTPs)90%of the incoming triclosan was removed from the water (Bester,2003,2005;Heidler and Halden,2008;Singer et al.,2002),which is a high but not complete removal.As a result,it has been found in some sewage treatment plant ef?uents as well as in surface water and ground water in many countries (Adolfsson-Erici et al.,2002;Balmer et al.,2004;Bester,2005).In addition,it has been detected in ?sh,soil and sediments due to its hydrophobicity (Coogan et al.,2007;Lozano et al.,2010;Xie et al.,2008).
*Corresponding author .Tel.:t4587158552.E-mail address:kb@dmu.dk (K.
Bester).
Available online at
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w a t e r r e s e a r c h 46(2012)2247e 2256
0043-1354/$e see front matter a2012Elsevier Ltd.All rights reserved.doi:10.1016/j.watres.2012.01.039
Triclosan inhibits bacteria growth by blocking biosynthesis of lipids,which is necessary for building cell membranes and reproduction(Levy et al.,1999;Schweizer,2001).The impact of triclosan on aquatic organisms and the ecosystem in general has been investigated in several in vivo studies.These studies showed that triclosan is toxic to?sh(Lindstro¨m et al.,2002), algae(Wilson et al.,2003)and other aquatic organisms(Orvos et al.,2002).Algal toxicity was shown at a minimum concen-tration of0.15m g Là1for up to13days of exposure and community changes were visible even at0.015m g Là1(Wilson et al.,2003).The EC50of triclosan in?sh is between240and 410m g Là1(Lindstro¨m et al.,2002;Orvos et al.,2002).In vitro studies on human gingival cells reported toxic effects at concentrations between4.3and28.96mg Là1depending on the test and the exposure time(Zuckerbraun et al.,1998). Acute toxic effects were found to start at0.28m g Là1using the bioluminescent bacteria Vibrio?scheri(Farre et al.,2008). In addition to these toxic effects it was reported that triclosan and its degradation products show endocrine disrupting effects(Foran et al.,2000;Ishibashi et al.,2004;Raut and Angus,2010).The toxicity of2,4-dichlorophenol was previ-ously investigated by Ensley et al.(1994)who found EC50 values of6.5mg Là1in Lemna gibba.
As conventional wastewater treatment processes are unable to act as a reliable barrier concerning triclosan,it is discussed to introduce additional advanced treatment technologies in the areas where a pollution problem concerning triclosan and other persistent organic pollutants has been recognized or is antici-pated.Ikehata et al.(2008)and Ternes et al.(2003)have evaluated different technologies including ozonation and advanced oxidation processes,membrane bioreactors,membrane?ltra-tion and activated carbon adsorption,suggesting that chemical oxidations using ozone is a highly effective treatment process for a wide spectrum of emerging organic pollutants,including pesticides,pharmaceuticals,personal care products,surfac-tants,microbial toxins and natural fatty acids.Ozone(O3)is a very powerful disinfecting and deodorizing gas.The ability of ozone to disinfect polluted water was recognized in1886by de Meritens(Vosmaer,1916).However,the widespread introduc-tion of ozone to remove pollution from drinking water started in the1960s(Langlais et al.,1991).Nowadays,ozone is used in removing bacteria,viruses,algae and fungi as well as sulfur,thus also eliminating taste and odor problems,as well as oxidizing and mineralizing organic chemicals concerning drinking water(Langlais et al.,1991).
Ozonation has recently emerged as an important tech-nology for the oxidation and destruction of a wide range of organic pollutants in wastewater as well(Ikehata et al.,2006). It has been proven to be an effective post-treatment technique for pharmaceuticals and personal care products(Carballa et al.,2007;Ikehata et al.,2008;Lee and von Gunten,2010; Wert et al.,2009;Snyder et al.,2006).
Although ozonation of organic pollutants in wastewater has been investigated in numerous studies,data on the removal of triclosan and eventual formation of by-products are scarce and incomplete and they are mainly focused on the effect and kinetics of triclosan oxidation by aqueous ozone. Suarez et al.(2007)investigated that nearly100%of triclosan depletion was achieved for a4mg Là1O3dose applied to a wastewater containing7.5mg Là1of DOC,while Wert et al.(2009)reported that>95%triclosan removal was indepen-dent of water quality when the O3exposure was measurable (0e0.8mg min Là1).However,Levy et al.(1999)investigated that the antibacterial activity of triclosan is derived primarily from its phenol ring,via van der Waals and hydrogen-bonding interactions with the bacterial enoyl e acyl carrier protein reductase enzyme.The characterization of the reaction path-ways of the ozonation of triclosan is currently rather unclear. Furthermore,it is essential to understand all possible trans-formation products to enable a full risk assessment especially considering toxicological classi?cation.
The objective of this work was to study the reaction prod-ucts of triclosan formed during ozonation treatment.Addi-tionally,the toxicity of selected by-products was investigated to evaluate the oxidative post-treatment technique with ozone in removal of triclosan in water and wastewater systems.
2.Materials and methods
2.1.Standards and reagents
Triclosan was purchased from Ehrenstorfer(Augsburg, Germany)with purity being!99%according to the supplier. Methanol,Toluene,Acetone,Methyl-tert-butyl ether(MTBE) were used in residue grade quality and purchased from Merck, Darmstadt,Germany.Triclosan stock solutions were prepared at a concentration of10mg Là1according to its water solubility by dissolution of the solid compound in water(HPLC grade, Baker,Deventer,The Netherlands).
2,4-dichlorophenol,4-chlororesorcinol,and4-chlorocatechol were purchased from Sigma Aldrich.
O3stock solutions were prepared by purging an O3-containing gas stream through HPLC water.The O3-containing gas stream was produced by passing air through an O3generator (Enaly1000BT-12,Enaly M&E Ltd,Shanghai,China)at constant ?ow rate of0.5L minà1.According to UV e Vis spectrophotom-etry(Shimadzu,Duisburg,Germany),the concentration of O3 stock solution was2mg Là1.
In the toxicity tests the Chinese hamster ovary cells (CHO-9)were used and MTT(Sigma,St.Louis,USA)was used in the cytotoxicity test.
2.2.Ozonation and extractions
Samples were prepared by mixing O3stock solutions into triclosan stock solutions in different volume ratios to reach the molar ration of triclosan:O3in1:1,1:3and1:5.All samples were extracted after the reaction performed at room temperature overnight.The pH of the water used was7?0.5.It was measured at the beginning of the experiments as well as at the end.
Samples were extracted by solid phase extraction(SPE) using polymeric cartridges(Strata-X,Phenomenex,Aschaf-fenburg Germany).Before the extraction,the SPE cartridges were rinsed with6mL methanol and6mL HPLC-grade water. After loading the samples to the cartridges,they were eluted by methyl-tert-butyl ether(MTBE)for analysis by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS),whereas duplicate samples were eluted by methanol for analysis by
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high performance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS/MS).
2.3.Analytical methods
Samples eluted by MTBE were analyzed by gas chromatog-raphy with mass spectrometric detection(GC-MS)equipped with a programmable temperature vaporizer(PTV)injector. The PTV(1m L injection volume)was operated in PTV splitless mode.The injection temperature of115 C was held for3s,it was successively ramped with12 C sà1to280 C for the transfer of the analytes.This temperature was held for 1.3min.The injector was then ramped with1 C sà1to300 C which was held for7min as a cleaning phase.
The GC separation was performed with a DB-5MS column (J&W Scienti?c,Santa Clara,United States),L:15m;ID: 0.25mm;?lm:0.25m m using a temperature programme of: 100 C(hold:1min)ramped with5 C minà1to220 C and with 30 C minà1successively to280 C.Finally,the baking temperature280 C was held for7min.Helium(5.0)was used as a carrier gas with a?ow rate of1.3mL minà1.The transfer line was held at250 C,which is suf?cient to transfer all compounds from the GC into the MS as the vacuum builds up in the transfer line.The ion source of the mass spectrometer (DSQ,Thermo Finnigan,Dreieich,Germany)was operated at 230 C in electron impact mode.The MS was used in full scan mode from50Da to600Da and the detector was operated with1218V.
The samples eluted by methanol were analyzed by liquid chromatography with tandem mass spectrometric detection (HPLC-MS/MS).The separation was performed using a Phe-nomenex synergi4u polar-RP column(150?2mm I.D., particle size4m m).The?ow rate was0.25mL minà1.The LC gradient was established by mixing two mobile phases:phase A,HPLC water and phase B,Methanol.The chromatographic separation was achieved with the following gradient:0e2min 100%A,changing to100%B in30min,32e36min100%B.The injection volume was10m L.
The LC system consisted of a UltiMate3000autosampler (WPS-3000T SL),a UltiMate3000pump(DG-3600M),a UltiMate 3000column compartment hold(TCC-3000RS)on20 C(all from Dionex,California,United States).After LC separation,the analytes were determined by an AB-Sciex(California,United States)API4000triple quadruple mass spectrometer using electrospray ionization in negative mode with full scan from 130Da to400Da utilizing the primary quadrupole.Nitrogen was used as a drying(at400 C)nebulizing and collision gas.One scan per second was recorded.
2.4.Toxicity tests
2.4.1.Cell culture
The Chinese hamster ovary cells(CHO-9)were cultured in HAM’s F12medium supplemented with10%Foetal Calf Serum,0.5%gentamycin and0.5%L-glutamine at37 C and5% CO2conditions.
2.4.2.Exposure
Triclosan and2,4-dichlorophenol were tested between0.5and 100m g Là1for24h.2.4.3.Cytotoxicity:MTT test
To detect cytotoxic effects the MTT test was performed using the96-well plate format using100,000CHO-9cells in200m L of HAM’s F12medium in each well.After24h the fresh medium was added and the cells were exposed to the different concen-trations of the two substances for another24h.After the exposure time the medium was removed and100m L fresh medium and10m L MTT solution(5mg MTT dissolved in1mL phosphate buffered saline)(KCl2.67mM,KH2PO41.47mM,NaCl 137.93mM,Na2HPO4$7H2O8.06mM;Invitrogen)were added to each well and incubated at37 C for2h.The medium was then replaced with100m L of lysis solution(99.4mL dimethylsulf-oxide,0.6mL acetic acid[100%]and10g sodium dodecyl sulfate) and the absorption was directly measured at590nm.
2.4.4.Genotoxicity:alkaline comet assay
The alkaline comet assay was performed as described by Ostling and Johanson(1984)and later on revised by Singh et al.(1988) with some minor modi?cations.In short:Microgels were prepared by adding50m L of low melting point agarose(L.M.P. agarose)to a chamber.100,000CHO-9cells were exposed to different concentrations of triclosan and2,4-dichlorophenol for 24h.0.1mg Là1N-ethyl-N-nitrosourea was used as a positive control and added to the cells30min prior to trypsination.After the exposure time the cells were washed,trypsinated and resuspended.45m L of low melting point agarose were mixed with20m L of cell suspension containing8000cells and added on top of the?rst layer of agarose.After solidi?cation the slides were covered with freshly prepared and precooled lysis solution overnight at4 C.Before electrophoresis the slides were incu-bated in electrophoresis solution at4 C for20min.Electro-phoresis was then performed for20min at4 C with300mA. After electrophoresis the slides were incubated in neutraliza-tion solution for30min and afterward dehydrated in ethanol for 2h.Then the slides were stored overnight to let the gels dry completely.DNA was stained with SYBR Greenòand image analysis was performed using the Comet Assay IV Software (Perceptive Instrument,UK)and a CCD(charge coupled device) camera attached to a Leica microscope.All experiments were carried out three times and statistical analysis was performed using the Mann e Whitney test.
3.Results and discussions
3.1.Identi?cation of triclosan ozonation products
In Table1it can be seen that triclosan reacts under all used conditions quantitatively with ozone,thus removal rates of 94e99.9%seem realistic.
However,four major peaks were detected in the gas chro-matogram of a sample extract of ozonized triclosan sample with molar ratio of triclosan:ozone in1:2measured by GC-MS. On the basis of their mass spectra,isomers of dichlorophenol (M1)and chlorocatechol(M2)were identi?ed at the retention time of5.88min and12.7min,respectively.Peaks at retention time of24.99min and28.94min were identi?ed as triclosan and its mono-hydroxylated product(M3).By comparing to a true standard,2,4-dichlorophenol was veri?ed as the major monoaromatic metabolite in GC-MS.The full results of all
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transformation products identi?ed by GC-MS are listed in Table 2.
A chromatogram of a sample with the molar ratio of tri-closan:ozone:1:2measured by HPLC-MS is shown in Fig.1.Similar to the results from GC-MS,dichlorophenol (M1),chlor-ocatechol (M2)and mono-hydroxy-triclosan (M3)were identi-?ed in the chromatogram.They were detected in different ratios by GC-MS and HPLC-MS because of different extraction and detection methods.Additionally,two isomers of chlor-ocatechol (M2)and di-hydroxy-triclosan (M4)were detected by the HPLC-MS measurements.The dichlorophenol (M1)was con?rmed as 2,4-dichlorophenol by comparison to a standard purchased from Sigma Aldrich (Steinheim,Germany),the two isomers of M2were con?rmed as 4-chlorocatechol (4-chloro-1,2-dihydroxybenzene)(M2a)and 4-chlororesorcinol (4-chloro-1,3-dihydroxybenzene)(M2b)by comparison with standards purchased from Sigma Aldrich (Steinheim,Germany).
Other transformation products did not comply with stan-dards by means of the retention time or were not commer-cially available.Therefore,collision-induced dissociation (CID)was used to produce product ion scans for further metabolite identi?cation.For this purpose the [M-H]àion was selected as precursor ion.The HPLC-MS/MS results of the metabolite identi?cation are listed in Table 3.
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2250
Mono-hydroxy-derivatives of triclosan (M3)were detected at 303and 305Da (equivalent to the two main isotope signal for the (M-H)àion)at 27.56min retention time.The product ion scan of 303Da and 305Da provided abundant fragmen-tation for this compound (Fig.2).The identi?cation was con?rmed by the detection of the fragment ion peak at 161corresponding to (C 6H 3OCl 2)à.The two chlorine atoms are being veri?ed by the chlorine isotope distribution in Fig.2C.Further analysis of Fig.2B and C shows that fragments 125Da and 113Da are attributed to [C 6H 2OCl]àand [C 5H 2OCl]àstemming from cleavage of HCl and CHCl from 161respec-tively.It can thus be hypothesized that the oxidation takes place in the triclosan ring with less chlorination.
The molecular ion peak of di-hydroxy-triclosan (M4)was detected with the retention time at 17.65min (Fig.1).The product ion spectrum of M4showed major fragment ion peaks at 161and 125Da,indicating that the double chlori-nated ring is again still intact and not oxidized (Fig.S1).Similar as the fragmentation spectrum of M3,the transformation product identi?cation was further con?rmed by an investi-gation on the chlorine isotope peaks.
3.2.
Structural suggestions and veri?cations
After triclosan was reacted with ozone,some intermediates were identi?ed by using GC-MS and HPLC-MS/MS.On the basis of their GC-MS spectra and HPLC-MS/MS fragmentation,several ozonation products for triclosan are proposed (Table 2
and 3).Triclosan can be oxidized by ozone resulting in OH addition forming mono-hydroxy-(M1)and di-hydroxy-triclosan (M2)and ?nally breaking of the ether bond result-ing in 2,4-dichlorophenol (M1),4-chlorocatechol (M2a)and 4-chlororesorcinol (M2b).
The 2,4-dichlorophenol (M1)is a well known product of triclosan which has been detected by several investigators within biodegradation experiments (Kim et al.,2010),as an oxidative transformation product from reactions with manganese oxides (Zhang and Huang,2003),as well as a photochemical degradation product in both natural and buffered deionized water (Latch et al.,2005).Kim et al.(2010)has found the chlorocatechol (M2),mono-hydroxy-triclosan (M3)and di-hydroxy-triclosan (M4)as biodegradation prod-ucts of triclosan from bacteria.Additionally,Zhang and Huang (2003)have detected that mono-hydroxy-triclosan (M3)could be one of the oxidation products of triclosan by manganese oxides.Except the 2,4-dichlorophenol (M1),none of the other transformation products have been published as ozonation by-products of triclosan,to the best of our knowledge.
3.3.
Ozonation of triclosan
The triclosan chromatograms of the three samples from the experiment are shown in https://www.doczj.com/doc/182891444.html,plete ozonation of tri-closan (but not its transformation products)was detected in the sample with molar ratio of triclosan:ozone ?1:5.Ozona-tion was substantial in the sample with a molar ratio of
11.0
13.0
15.0
17.0
19.0
21.023.025.027.029.031.033.0
Time, min
0.0
5.0e71.0e81.5e82.0e82.5e83.0e83.5e84.0e84.5e85.0e85.5e8I n t e n s i t y , c p s
M2a, 4-chlorocatechol
MW: 144
M4, dihydroxy-triclosan
MW: 320
M2b, 4-chlororesorcinol
MW: 144
M1, 2,4-dichlorophenol
MW: 162
M3,
monohydroxy-triclosan
MW: 304
Triclosan MW: 288
Fig.1e Chromatogram of sample with triclosan:ozone in 1:2from HPLC-MS/MS (Electrospray ionization in negative polarization ESI (L ))with suggested identi?cation.
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2251
triclosan:ozone ?1:3and less in the sample with molar ratio of triclosan:ozone ?1:1.
2,4-dichlorophenol was detected by GC-MS and HPLC-MS in all the three samples.Levels of 2,4-dichlorophenol in the sample with high ozone amount (molar ration of triclosan:o-zone in 1:3)were,however,lower than the other two samples with lower ozone amount,which indicate that 2,4-dichlorophenol is an intermediate product and can be
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2252
further oxidized.Chromatograms of 2,4-dichlorophenol and triclosan during ozonation showing the somewhat longer presence of 2,4-dichlorophenol are shown in Fig.3.The conversion yields of triclosan to 2,4-dichlorophenol depend on the amount of ozone.Now,these compounds are available they can be studied in biodegradation processes as well.More information can be gained from Fig.S2in which the signal height obtained by HPLC-ESI (à)MS of all identi?ed trans-formation products is plotted against the relative ozone concentration.
3.4.Toxicity of triclosan transformation products in comparison to triclosan
Cytotoxic and genotoxic effects of triclosan and its oxidation by-product 2,4-dichlorophenol were analyzed using the MTT test and the alkaline comet assay.
These two tests are well established toxicity tests and have been used in the testing of chemicals for several decades and they have been proven to be rapid and sensitive methods.The MTT tests give a quantitative measure on the amount of
20
40
60
80
100
120
140160180200
220
240
260
280
300
0.0
1.0e4
2.0e4
3.0e4
4.0e4
5.0e4
6.0e4
7.0e4
8.0e4
9.0e41.0e5I n t e n s i t y , c p s
160.7
112.7
34.9
124.6
174.585.1
-HCl
-HC-Cl
-CO
20
40
60
80
100
120
140
160180
200
220
240
260
280
300
m/z, Da
0.0
4000.08000.01.2e41.6e42.0e42.4e42.8e43.2e43.6e44.0e44.4e4I n t e n s i t y , c p
s
162.6
112.6
160.6
114.7
35.0
37.3
124.7
126.8
175.1I n t e n s i t y , c p s
-A
B
C
Fig.2e HPLC-MS/MS analysis (ESI (L ))of mono-hydroxy-triclosan,A)the full scan spectrum of the mono-hydroxy-triclosan,B)product ion spectrum of the precursor 303of mono-hydroxy-triclosan (the isotopic composition 35Cl 3),C)product ion spectrum of the precursor of mono-hydroxy-triclosan (the isotopic composition 35Cl 237Cl).
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2253
viable and dead cells thus the cytotoxicity of the tested substances resulting in an idea about the general toxicity (Mosmann,1983).DNA damage was measured by the alkaline comet assay which allows the detection of single and double strand breaks as well as alkali labile sites (Singh et al.,1988;Tice et al.,2000).In addition both tests have been previously adapted for the use of CHO (Chinese Hamster Ovary)cells.This is a cell line which has been derived from the ovaries of the Chinese hamster in 1957and widely used in toxicity testing (Puck et al.,1958).
Retention time (min)
0500000010000000150000002000000050000001000000015000000200000005000000
100000001500000020000000l
I n t e n s i t y
Fig.3e Chromatogram and MS spectra of triclosan and its ozonation product e 2,4-dichlorophenol detected by GC-MS in electron impact ionization.To simplify the graph,the signals for 162and 288Da were added to gain one chromatogram for both 2,4-dichlorophenol (162Da)and triclosan (288Da).Sample 1,triclosan:ozone [1:1.Sample 2,triclosan:ozone [1:3.Sample 3,triclosan:ozone [1:5.
Fig.4e Genotoxic effects of triclosan and 2,4-dichlorophenol on CHO-9cells after 24h of exposure investigated using the alkaline comet assay.Asterisks display the signi?cance in DNA damage increase (p <0.05[*signi?cant;p <0.01[**very signi?cant;p <0.001[***extremely signi?cant).
w a t e r r e s e a r c h 46(2012)2247e 2256
2254
Both substances were tested at concentrations between 0and100m g Là1.The results of the MTT test show that neither triclosan nor2,4-dichlorophenol has any cytotoxic effect on CHO-9(Chinese Hamster Ovary)cells after a24h exposure at the used concentrations(data not shown).For each concen-tration the viability lies above90%compared to the negative control.In addition no difference can be seen comparing both substances and their effects on cell viability.
However the results of the alkaline comet assay with triclosan show tail moments increasing with concentrations. Compared to triclosan and the negative control,2,4-dichlorophenol is less genotoxic(Fig.4).This indicates that ozonation is a useful tool in removing the genotoxic compound triclosan from wastewater.However,it should be taken into account that2,4-dichlorophenol is prioritized under the EU surface water directive76/464/EC(European Comission1976)(Umweltbundesamt,2005)and is classi?ed to be“harmful to aquatic organisms”and“may cause long-term adverse effects in the aquatic environment”.
4.Conclusion
Contamination of surface water and ground water with tri-closan is an emerging issue in environmental science and engineering.The outcomes of this study are:
Removal of triclosan from water can be achieved by using ozonation.
The treatment process can eliminate triclosan completely and convert it into the products:2,4-dichlorophenol, chlorocatechol,mono-hydroxy-triclosan and di-hydroxy-triclosan.Increasing the ozone concentrations in the reactions leads to decreased concentration of triclosan as well as its oxidation by-products.
2,4-dichlorophenol shows lower genotoxic effects than triclosan at the tested concentrations,but this compound is classi?ed to be toxic to aquatic organisms.The other transformation products cannot be assessed up to now.
Formation and occurrence of the identi?ed trans-formation products should be investigated at full scale applications
Reactor design should take the formation of oxidation by-products into account and possibly use higher ozone doses or retention times to remove by-products.
Acknowledgment
The authors would like to thank for?nancial support from the Danish Research Council FTP for the project In situ character-ization of microbial degraders of Triclosan and methyl-triclosan from wastewater treatment plants and Aalborg University as well as the German Federal Ministry of Economics and Technology within the agenda for the promotion of industrial cooperative research and development(IGF)based on a decision of the German Bundestag.The access was opened by member organization environmental technology and organized by the AiF,Arbeitsgemeinschaft industrieller For-schungsvereinigungen,Cologne(IGF-Project No.15862N).
Appendix.Supplementary material
Supplementary data related to this article can be found online at doi:10.1016/j.watres.2012.01.039.
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污水深度处理与回用技术浅析 陈柱慧 (湖南城建职业技术学院，湖南湘潭411101) 摘要:污水的深度处理与回用是解决当今节水治污两大问题的最有效的途径。本文介绍了污水深度处理的内涵及其在国内外发展的历史与现状，并对污水深度处理常用方法作了简要分析。 关键词:深度处理;回用;方法 中图分类号：X703 文献标识码：A 水是人类社会赖以生存、发展的最宝贵的自然资源，然而随着世界经济的迅速发展，人口的增加及工业化和城市化步伐的加快，城市用水量和污水排放量急剧增加，目前，缺水现象已成为一个世界性的问题。为解决大量的工业生产用水和市政或生活辅助用水，污水回用成为可靠的第二水源。污水深度处理与回用不仅可以缓解供水不足、水污染和改善生态环境等问题，而且还提高了回用水的水质、水量及其经济附加值，具有广泛的应用空间，并能创造更多的经济效益。 1 污水深度处理的内涵 污水深度处理是指城市污水或工业废水经一级、二级处理后，为了达到一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或生活的进一步水处理过程。针对污水（废水）的原水水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多级处理工艺。常用于去除水中的微量COD 和BOD有机污染物质，SS及氮、磷高浓度营养物质及盐类[1]。 2 国外污水深度处理与回用的历史与现状 污水深度处理在经济发达国家已在推广，甚至普及。 污水处理与回用在美国的发展，可以追溯到20世纪20年代，但城镇污水处理设施的大规模建设和普及始于60年代末，而产业化的污水回用设施建设的全面展开则是自80年代末期开始的。目前，再生水作为一种合法的替代水源，在美国正在得到越来越广泛的利用，成为城市水资源的重要组成部分。20 世纪80 年代美国污水回用量已达260万m3/d,其中62% 用于农业灌溉，31.5% 用于工业，5% 用于地下水回灌，其余用于城市市政杂用等。 日本最初的深度处理设施为1976年东京都多摩川流域下水道南多摩污水处理厂。到1996年，日本全国有162座污水处理厂有再生水设备，利用再生水量为48万m3/d。日本污水回用工程已见显著成效，目前福冈、高松市、琦玉县、长崎等各地已开始实施深度处理水利用计划。随着城市的发展，日本用于改善环境的再生水量会进一步增加。 以色列是在再生水回用方面最具特色的国家。以色列地处干旱半干旱地区，人均年水资源占有量仅为476m3，其解决水资源短缺的主要对策是农业节水和城市污水深度处理与有效利用。现在，以色列几乎100% 的生活污水和72% 的城市污水已经回用。处理后42% 的再生水用于农灌，30% 用于地下水回灌，其余用于工业和市政等。该国建有127 座再生水水库，其中地表再生水水库123 座，再生水水库与其他水库联合调控统一使用。 再如，在1993年，德国的污水二级处理普及率就已经达到90%，污水深度处理普及率达48%，芬兰的污水二级处理普及率与深度处理普及率也达到了77% 和88%, 瑞典的这两项指标则分别为95%和67% 。 世界上其他国家，如阿根廷、巴西、智利、墨西哥、科威特、沙特阿拉伯等，在污水深度处理与有效利用中也做了许多工作。 3 国内污水深度处理与回用的历史与现状 [收稿日期] 2010－06 [作者简介] 陈柱慧(1981-), 女,湖北荆州人,硕士,湖南城建职业技术学院设备系教师，研究方向:污水处理[联系方式] 电话：130xxxxxxxx；Email:xxxx@https://www.doczj.com/doc/182891444.html,
论未来污水物化深度处理技术发展 作者：米卫星 （长安大学环境科学与工程学院2015129093） 摘要 随着人类的发展，水污染问题日益严峻。与此同时物理化学法也在不断的发展，而且在水处理中的应用日显重要。本文主要论述了现如今已经应用到深度水处理过程中的各种物理化学方法，通过分析其优缺点和各种方法的适应条件，提出在未来的污水深处理过程中物理化学处理法的发展趋势。 关键字：水污染、物理化学法、深度处理 1、绪论 水资源是人类社会发展最重要的资源，而当今社会，人类正面临着水污染严重的环境问题。物理化学法是一种运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法，处理的对象主要为：水中的无机的和有机的（难于生物降解）溶解质和胶体物质。尤其适合处理杂质浓度很高的废水以回收原料，适合于对杂质浓度很低的废水进行深度处理【1】。 通常有混凝、沉淀、浮选、过滤、化学沉淀、离子交换、消毒等。本文将着重介绍物理化学处理方法中的当前比较流行的、应用比较多的物理化学处理技术，并论述哪种处理方法在今后会得到更好的发展和更广泛的应用。 2、物理化学废水深度处理技术 2.1活性炭吸附 活性炭是一种多孔性物质，而且易于自动控制，对水量、水质、水温变化适应性强，因此活性炭吸附法是一种具有广阔应用前景的污水深度处理技术。活性炭对分子量在500～3000的有机物有十分明显的去除效果，去除率一般为70%～86.7%，可经济有效地去除嗅、色度、重金属、消毒副产物、氯化有机物、农药、放射性有机物等。常用的活性炭主要有粉末活性炭（PAC）、颗粒活性炭（GAC）和生物活性碳（BAC）三大类。 近年来，国外对PAC的研究较多，已经深入到对各种具体污染物的吸附能力的研究。淄博市引黄供水有限公司根据水污染的程度，在水处理系统中，投加粉末活性炭去除水中的COD，过滤后水的色度能降底1～2度；臭味降低到0度。GAC在国外水处理中应用较多，处理效果也较稳定，美国环保署（USEPA）饮用
安徽建筑大学 污废水深度处理技术论文 专业：xx级市政工程 学生姓名：xx xx 学号：xxxxx 课题：污水深度处理工艺的综述与比较指导教师:xxxx xx年xx月xx日
污水深度处理工艺的综述与比较 摘要：为了达到一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或生活中，污水经过城市污水或工业废水经一级、二级处理后必须进行深度处理。常用于去除水中的微量COD和BOD有机污染物质，SS及氮、磷高浓度营养物质及盐类。深度处理的方法有：絮凝沉淀法、砂滤法、活性炭法、臭氧氧化法、膜分离法、离子交换法、电解处理、湿式氧化法、催化氧化法等物理化学方法与生物脱氮、脱磷法等。熟悉了解国内外这些工艺，因地制宜的合理选择适用技术对我们的城市污水深度处理处理工程设计和建设都有重要的意义。关键词：城市污水；污水深度处理工艺；优缺点 引言: 目前,饮用水水质安全正受到人们普遍关注,而国家现行的水质标准也在不断提高.为了满足日益严格的饮用水水质标准,深度处理工艺正在成为技术改造的主要途径。污水深度处理，也称高级处理或三级处理。它是将二级处理出水再进一步进行物理、化学和生物处理，以便有效去除污水中各种不同性质的杂质，从而满足用户对水质的使用要求。深度处理常见的方法有以下几种。 1.絮凝沉淀法 1.1絮凝沉淀法概述 絮凝沉淀处理利用絮凝剂使水中悬浮颗粒发生凝聚沉淀的时处理过程。地面水中投加絮凝剂后形成的矾花或生活污水的有机性悬浮物、活性污泥等在沉淀池中沉降处理时，絮体互相碰撞凝聚，颗粒尺寸变大，沉速随深度加深而增快。这时，水的沉淀处理效率不仅取决于颗粒沉速，而且与沉淀池深度有关。絮凝过程为水中细小胶体与分散颗粒由于分子吸引力的作用互相粘结凝聚的过程，分自由絮凝与接触絮凝两种类型（前者发生在沉淀池中，而后者发生在悬浮澄清池或接触滤池中），生成的矾花在沉淀、过滤等水处理过程中起着强化和提高处理效率的作用。 1.2絮凝沉淀法工艺特点 絮凝沉淀法絮凝体成型快，活性好，过滤性好；不需加碱性助剂，如遇潮解，其效果不变；适应PH值宽，适应性强，用途广泛；处理过的水中盐份少；能除去重金属及放射性物质对水的污染；有效成份高，便于储存，运输。 2.砂虑法 2.1砂虑法概述 水和废水通过粒状滤料（如砂滤中的石英砂）床层时，在压力差的作用下,悬浮液中的液体（或气体）透过可渗性介质（过滤介质）,固体颗粒为介质所截留,从而实现液体和固体的分离.其中的悬浮颗粒和胶体就被截留在滤料的表面和内部空隙中，这种通过粒状介质层分离不溶性污染物的方法称为粒状介质过滤。石英砂滤器是利用一种或几种过滤介质，常温
《工业废水深度处理与回用技术评估导则》 （征求意见稿） 编制说明 编制单位：轻工业环境保护研究所 二〇一二年四月
目录 1.前言1 1.1 标准编制的背景1 1.2 标准编制的必要性和意义1 2 国内外技术评估方法发展现状2 2.1 常用技术综合评估方法概述2 2.2 国内外技术评估现状5 2.3 技术评估的原则5 2.4 技术评估的标准7 3 导则的编制过程7 4 适用范围8 5 导则编制的原则、方法及技术依据8 5.1 导则编制的基本原则8 5.2 导则编制的工作方法和技术依据9 6 技术评估指标体系建立10 6.1 现有废水处理技术评估指标体系研究10 6.2 国家文件对评估指标体系建立的要求12 6.3 评估指标体系建立的原则13 6.4 评估指标确定的依据14 6.5 评估指标体系建立流程14 6.6 评估指标的建立15 7 技术评估指标权重值研究15 7.1主观赋权法16 7.2客观赋权法17 7.3本导则指标权重确定方法18 8 导则实施建议18 8.1 管理措施建议18 8.2 实施方案建议19
《工业废水深度处理与回用技术评估导则》编制说明 1.前言 1.1 标准编制的背景 为进一步开展工业废水深度处理与回用吗，保护人体健康和生态环境，规范企业在工业废水深度处理与回用技术选用与实施过程中的监督管理，制定《工业废水深度处理与回用技术评估导则》国家标准，项目承担单位为轻工业环境保护研究所。 1.2 标准编制的必要性和意义 随着废水排放标准越来越严格以及废水资源化的迫切要求，近年来才开始广泛地重视、推广废水深度处理及回用技术。工业和信息化部印发的“关于进一步加强工业节水工作的意见”中指出：积极推进企业水资源循环利用和工业废水处理回用。采用高效、安全、可靠的水处理技术工艺,大力提高水循环利用率,降低单位产品取水量。加强废水综合处理,实现废水资源化,减少水循环系统的废水排放量。加快培育节水和废水处理回用专业技术服务支撑体系。鼓励专业节水和废水处理回用服务公司联合设备供应商、融资方和用水企业,实施节水和废水处理回用技术改造项目。在造纸、钢铁等行业,逐步推广特许经营、委托营运等专业化模式,提高企业节水管理能力和废水资源化利用率;开展废水“零”排放示范企业创建活动,树立一批行业“零”排放示范典型。鼓励各级工业园区、经济技术开发区、高新技术开发区采取统一供水、废水集中治理模式,实施专业化运营,实现水资源梯级优化利用。 目前，我国对再生水利用遵循“分质使用”的原则，只有广泛意义上界定的各再生水水质标准，针对性不强，不能对行业技术起到很好的指导作用；此外种类繁多的工业废水深度处理与回用技术，各技术参差不齐现象，处于无序的市场竞争阶段，技术市场较为混乱，最终导致多数污水处理厂在对工业废水处理与回用技术的选择和应用上存在偏差和盲从性，使很多真正较好的工业废水处理与回用技术不能被有效的转化和推广，导致成本的加大，更有甚者造成了环境的二次污染，不能在根本上解决我国目前工业企业废水回收利用率不高等问题，企业废
深度处理工艺 深度处理工艺是指城市污水或工业废水经一级、二级处理后，为了达到一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或生活的进一步水处理过程。针对污水（废水）的原水水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多级处理工艺。常用于去除水中的微量COD和BOD 有机污染物质，SS及氮、磷高浓度营养物质及盐类。 污水经生化处理后，废水的BOD已经很低，废水中的COD难以再用生化方法处理。要进一步满足更严格的排放标准和回用要求，需要采用化学及物理的方法，即通过增加深度处理系统，才能进一步去除水中污染物。深度处理单元可采用强氧化、絮凝沉淀、过滤的方法，去除水中难以降解的污染物。 深度处理工艺的方法有：絮凝沉淀法、砂滤法、活性炭法、臭氧氧化法、膜分离法、离子交换法、电解处理、湿式氧化法、蒸发浓缩法等物理化学方法与生物脱氮、脱磷法等。深度处理方法费用昂贵，管理较复杂，除了每吨水的费用约为一级处理费用的4-5倍以上。 深度处理工艺在城市和工业污水回用处理中扮演着非常重要的角色。在传统的生物方法之后，深度处理用于去除额外的污染物、特殊金属以及其他有害成分。现在已有的深度处理方法包括颗粒介质过滤、吸附、膜技术、高级氧化和消毒等。声技术是一种正在发展的、重要的，并且能够得到高质量再生水源的污水回用技术。不断的深入研究将会带来更为有效的污水回用技术的改进，并在未来的污水回用中更为广泛的使用。思源深度处理工艺是以芬顿处理器+高效混凝机械澄清器+活性砂过滤器为主体设备开发出来的，实际应用效果良好。 污水回用可为城市的发展提供或补充充足的水源。目前，污水回用的一些研究热点包括： (1)与痕量有机物质相关的健康风险评价; (2)评价微生物性质的监测方法的改进; (3)用于制造高质量再生水的膜技术的应用; (4)再生水储存效果的评价; (5)再生水中微生物、化学物质、有机污染物的评价; (6)中小型生活污水处理与回用设备设计;
精品整理 电镀废水深度处理技术 一、技术概述 该技术采用双级处理、深度回用和膜分离技术，通过自主研发的三段式回用工艺、双级污泥循环反应设备，运用现代化自动控制技术，实现了电镀废水多级利用、系统动态监控、工艺参数的设定、故障报警等功能。电镀废水处理后达到《城市污水再生利用和城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002)，废水的资源化利用率大于76%，出水悬浮物低于5mg/L，贵金属去除率达到98%。对日处理水量160 m3，年减少CODCr排放10890kg，减少重金属排放3000kg;年节水43000t，综合运行成本9元/m3。 二、技术优势 (1)采用混凝、沉淀、气浮、过滤的综合处理技术，使电镀废水的各项指标远低于国家标准排放限值 (2)比传统反渗透工艺降低运行费用30%-40%。 (3)将电镀废水回用率由目前的30%以下(行业水平)提高到循环利用率76%，使电镀生产节约用水46%。 (4)采用自动化运行及在线检测、远程监控、联网诊断等先进技术，使处理过程稳定、可靠、安全、达标。 三、适用范围 电镀企业及电镀生产园区电镀废水处理 四、基本原理 采用物理化学方法对电镀废水中的重金属进行分离处理，通过两次调节废水的pH值，使废水中碱性重金属离子和中性重金属离子分别在其最佳的沉淀环境内进行沉淀分离，达到去除重金属的目的，使废水达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中的标准，再对达标的废水进行双膜法(超滤膜+反渗透膜)分离，进一步去除水中的各类金属离子，反渗透膜清水侧出水达到电镀清洗工艺用水水质标准，回用于电镀生产线，反渗透浓水侧出水再经过一次物化沉淀，最终使浓水达标排放。
《水的深度处理工艺》 系别：市政与环境工程学院 专业：环境工程 姓名：柴剑雄 学号： 021411114 指导教师：张霞
随着我国现代工农业的发展、城市化进程的加快，工农业用水、城市、农村生村和生活用水需求量激增，工农业污水、城市、农村生活污水的排放量日益增多，对于人均水资源相对匮乏的我国来说，水资源的供应量远远不能满足人们的生产、生活的需求，越来越多的城市、农村出现了用水荒，水资源供应量的不足已经成为制约社会经济发展和人们生活的重要障碍因素。为了满足现代工农业、经济发展及城市建设的需要，满足人们生活用水的需求，加强污水处理厂建设已经成为各级政府以及社会各界的共识，但是，经过污水处理厂处理过的中水还含有重金属、细菌等有害、有毒物质。这些物质的存在，在一定程度上影响污水的利用效率。因此，有必要采取技术手段在污水处理厂建设过程中对污水进行深度处理，实现水资源的可持续使用。 (一)污水深度处理技术分析 污水深度处理技术简单地说可以分为三大类，即生物处理法、膜处理法和物理化学处理法。生物处理法又可分为人工湿地深处理技术、生物接触氧化法、曝气生物滤池 (BAF) 等生物技术。人工湿地深处理技术主要适用于农村污水、工业行业废水以及城市污水处理厂二级出水，由于污水处理厂是采用传统工艺处理城市污水，因此，污水处理厂二级出水中不但含有重金属、细菌等有害、有毒物质，而且污水中的一些物质不能处理干净，一般情况下，污水处理厂二级出水 P 含量为 6—10mg/L 、NH3-N 含量为 15—25mg/L、BOD5含量为 20—30mg/L 、SS 含量为 20
—30mg/L、COD含量为 60—100mg/L。采用人工湿地深处理可以实现景观与处理效果相结合的良性循环，通过种植了美人蕉、芦苇、富贵竹、空心菜等湿地植物，通过光合作用去除氨氮等成分，通过种植凤眼莲、空心莲子草、稗草、藨草、黄菖蒲等植物去除工业废水中的有害物质等。生物接触氧化法是是在充氧的污水池中填充填料，用生物膜布满填料，污水以固定流速以埋没生物膜的方式，在微生物作用下除去有害物质的污水深处理方式，应用于农药、石油化工、纺织、印染、食品加工、轻工造纸和发酵酿造等工业废水以及二级出水、生活污水的深处理，去除铁、锰、亚硝酸盐、氨氮等物质；曝气生物滤池通过在生物滤池底部或下部加设曝气装置对污水进行处理的技术，通过该技术处理的污水基本上能够达到杂用水的标准。污水深度处理技术中的膜处理法和物理化学处理法包括混凝技术、活性炭吸附技术、臭氧法、膜分离技术、高级氧化法等。这些污水深度处理技术适用的范围不同，各有所长，又各有所短，因此，在污水深度处理过程中，要充分照顾到各种处理技术的技术特点，扬长避短，综合采用，为污水处理厂取得较好的经济效益和社会效益打下坚实的基础。(二)污水深度处理技术的应用 污水深度处理技术是在污水预处理及主处理的基础上，对二级处理水用物理化学处理法&生物处理法及膜处理法去除二级出水中存留的细菌&重金属等危害人体健康的有害及有毒物质，从而达到污水的回收和利用的一种处理技术其典型处理流程如表：
深度氧化技术在工业废水处理中的应用 目前，国内大、中型工业废水处理项目主要采用臭氧氧化+曝气生物滤池(BAF)和Fenton 氧化+沉淀过滤这2种深度处理技术。前者适用于废水污染物的臭氧氧化效果好、废水有回用需求的情况，在石油化工、煤化工行业废水处理中，已基本成为了一种标配工艺，后者则适用于废水无回用需求、污泥处置费用低的项目，主要应用于化纤、印染和造纸等行业的废水处理。 一、臭氧氧化+BAF工艺 1.1 工艺介绍 臭氧氧化法作为一种高级氧化工艺，在与BAF结合的组合工艺中，主要起到对低浓度、难降解有机污染物的开环断链以降低废水毒性、提高废水可生化性的作用。臭氧氧化与BAF 是相互依存的统一体，不同的臭氧投加量和氧化反应时间，会得到不同的氧化产物，驯养出不同的BAF生物菌群，从而影响出水水质，因此设计时二者应统一考虑。 工程上常见的臭氧氧化工艺分为臭氧接触氧化工艺和臭氧催化氧化工艺2种型式，臭氧接触氧化池、臭氧催化氧化池结构见图1。 臭氧接触氧化池、臭氧催化氧化池的区别主要在于院后者在臭氧氧化池中加入了附着于活性氧化铝等载体上的过渡金属催化剂，能有效降低20%~30%的臭氧投加量，缩短50%左右的反应时间。由于催化剂填料床的存在，SS过多易造成填料床堵塞，因此臭氧催化氧化池需要设置反洗设施，定期反洗。 BAF集生物氧化和截留悬浮物固体于一体，利用微生物的吸附、截留及降解功能去除废水中的有机污染物。BAF具有多种型式，本次研究的类型主要有普通陶粒滤料BAF、轻质滤料BAF和内循环BAF，其结构见图2。
轻质滤料BAF的滤料密度小于水，采用亲水性高分子材料加工而成，空间结构呈网状，比表面积大于1×105m2/m3，孔隙率大于85%，因此生物膜更易附着在滤料上、挂膜快、流失少，相比陶粒滤料，单位体积生物量更大、处理效果更好。内循环BAF采用多孔生物滤料，相比普通陶粒滤料，空隙率提高了15%，密度下降了20%，同时其独有的隔离式曝气技术，给反应器充氧的同时，将污水沿曝气器管道提升，再经过反应器生物床，在填料区形成循环水流。该生物反应器实现了曝气与生化的分离，其生物膜边界层厚度仅为普通陶粒滤料BAF的1/5，大幅度提高了生物膜相与水相间的传质速度，同时减少了曝气对生物膜的冲刷和气水短路沟流的产生。 1.2 工程实例 臭氧氧化+BAF的部分工程应用实例见表1。
《废水深度处理技术》课程教学大纲 课程名称：废水深度处理技术课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Wastewater advanced treatment technology 总学时/周学时/学分：28/2/1.5其中实验/实践学时：0 先修课程：《环境化学》《物理化学》 授课时间：1-14周星期一授课地点：6B-403 授课对象：环境工程2016级卓越1班 开课学院：生态环境与建筑工程学院 任课教师姓名/职称：李长平/教授；宋浩然/讲师 答疑时间、地点与方式：对于普遍性的问题在上课时集中答疑，课程结束后再和各班联系集中答疑的时间、地点，个别答疑可在课前、课后、课间进行或通过电子邮件与电话联系等方式。 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（ ）其它（） 使用教材：《水的深度处理与回用技术》第三版化学工业出版社张林生主编 教学参考资料：《水污染控制工程》第四版高廷耀主编 《给水工程》第四版中国建筑工业出版社严煦初主编 《排水工程》第五版中国建筑工业出版社张自杰主编 课程简介： 《废水深度处理技术》属环境工程专业的选修课程之一。当前改善水环境保护水资源已成为全民共识，污水的深度处理及再生利用工作十分迫切。微污染水源水的深度处理是保障饮用水水质安全，保护人类身体健康的根本措施。污水深度处理可使污水资源化重复利用，减少企业生产成本，控制水体污染。本课程主要内容为给水与污水深度处理与回用的技术与理论。既阐述了水处理相关技术的基本理论，也汇集了相关工艺在工程应用方面的内容。 课程教学目标 1.理解污水深度处理的相关概念及处理方式和工艺的不同特点，掌握微污染水源水处理的基本原理。 2.运用污水深度处理的技术原理，进行逻辑计算和思考，以及工程思维的锻炼。 3.综合基础理论和技术工艺原理，初步学习如何根据具体对象设计污水处理方案。本课程与学生核心能力培养之间的关联(授课对象为理工科专业学生的课程填写此栏）： 核心能力1.具有运用数学和化学、生物学、物理学、力学等自然科学基础知识和环境工程专业知识的能力； 核心能力2.具有设计与实施实验方案，数据分析、信息综合等能力； □核心能力3.具有工程实践所需技术、技巧及使用工具的能力； □核心能力4.具有设计工程单元（设备）、流程或系统的能力； □核心能力5.具有项目管理、有效沟通与团队合作的能力； 核心能力6.具有发现、分析与解决复杂工程问题的能力； □核心能力7．能认清当前形势，了解工程技术对环境、社会及全球的影响，并培养持续学习的习惯与能力；
污水深度处理分级工艺划分 污水深度处理需要根据水质污染和危害情况选用不同的处理级别，确保污水排放符合国家规定标准，尤其是化工污水处理要求更为严格。 污水深度处理工艺级别划分 一级处理 该步骤主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。 二级处理 主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准，目前使用比较广泛的是短纤维，悬浮物去除率达95%出水效果好。 三级处理 进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法等。
化工污水处理设备整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提 升泵提升后，经过格栅或者筛率器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)，初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。 经过三级污水深度处理处理后的，出水水质即可满足污水排放水质标准，如若想污水回用，则需再经过深度处理才能满足水质要求。
工业废水深度处理工艺 煤化工废水水量大、水质复杂, 含有大量酚类、含氮/氧/硫的杂环/芳香环有机物、多环芳烃、氰等有毒有害物质.煤化工废水经过传统物化预处理和生化处理后, 往往难以达到相应废水排放标准, 仍属于典型有毒有害生物难降解工业废水, 成为煤化工行业发展的制约性问题.因此, 对煤化工废水生化出水进行深度处理, 进一步去除难降解有毒有害污染物, 对于减轻煤化工废水的环境危害极为必要. 近年来, 高级氧化技术(AOPs)在煤化工废水深度处理中逐渐受到关注, 包括Fenton氧化和臭氧催化氧化, 以破坏和去除废水中的难降解有毒有害污染物, 并提高废水的可生化性.同时, 工业废水深度处理通常考虑将臭氧氧化处理与生化处理相结合, 以降低废水处理成本, 其中臭氧氧化处理是决定污染物去除效率的主要因素.目前, 微气泡技术在强化臭氧气液传质和提高臭氧利用效率及氧化能力方面表现出一定优势, 因此基于微气泡臭氧氧化处理难降解污染物日益受到关注. 本研究采用微气泡臭氧催化氧化-生化耦合工艺对煤化工废水生化出水进行深度处理.前期实验结果表明, 该废水采用传统曝气生物滤池(BAF)处理, COD去除率仅为6.4%, 且生物膜生物量短期内即明显下降, 表明其不宜直接采用生化处理工艺.本研究采用微气泡臭氧催化氧化先期去除部分COD, 并提高废水可生化性, 而后采用生化处理进一步去除COD和氨氮.本研究考察了不同臭氧投加量和进水COD量比值下, 微气泡臭氧催化氧化和生化处理去除污染物性能, 以期为该耦合工艺应用于难降解工业废水深度处理提供技术支持. 1 材料与方法1.1 实验装置 实验装置流程如图 1所示.实验系统包括不锈钢微气泡臭氧催化氧化反应器(MOR)和有机玻璃生化反应器(BR). MOR为密闭带压反应器, 内部填充3层Φ5×5 mm煤质柱状颗粒活性炭床层作为催化剂, 空床有效容积为25 L, 催化剂床层填充率为28.0%. BR内部同样填充3层Φ5×5 mm煤质柱状颗粒活性炭床层作为生物填料, 空床有效容积为42 L, 填料床层填充率为28.6%.本实验系统以纯氧或空气为气源, 通过臭氧发生器(石家庄冠宇)产生臭氧气体, 与废水和MOR循环水混合后, 进入微气泡发生器(北京晟峰恒泰科技有限公司)产生臭氧微气泡, 从底部进入MOR进行微气泡臭氧催化氧化反应.反应后气-水混合物在压力作用下从底部进入BR, 进一步进行生化处理. BR内生化处理由臭氧产生及分解过程所剩余氧气提供溶解氧(DO), 无需曝气.
污水处理厂出水深度处理方案 一、概述 水是国民经济发展中的不可替代的重要资源, 也是人类赖以 生存和发展的重要资源。电厂又是耗水大户, 特别是在中国北方, 以水限电、以水定电的情况相当严重, 水资源的紧张已逐渐成为电力发展的瓶径, 如何节约用水, 提高水的利用率是电厂急需解决的问题。开展中水回用是解决这问题的重要途径, 也是大势所趋。在电力生产过程中, 冷却水的消耗占电厂总耗水量的60～80％, 因此, 城市污水处理厂二级处理出水( 中水) 深度处理后作为电厂冷却水补充水, 如能成功实施, 将起到良好的示范效应, 适应可持续发展 需要, 并为电力发展拓展空间, 具有巨大的经济、社会、环境效益。城市污水具有水量大、来源可靠、水量稳定的特点, 但水质复杂, 其中有机物、微生物和化学溶剂较多。因此, 城市污水二级生化出水要作为电厂循环冷却水, 必须先进行深度处理。使用城市污水做为冷却水的电厂, 其中多数采用石灰处理工艺, 一部分采用单纯过滤法, 一部分采用超滤技术。 石灰处理系统作为电厂循环冷却水的补充水处理早在50年代就有应用的实例。尽管石灰处理系统具有运行费用低, 不污染自然水体等优点, 但由于劳动环境差、劳动强度大、污染、堵塞等原因影响了石灰处理技术的发展。随着科技的发展, 人们环保意识的
不断增强, 经过科技人员的不断努力, 石灰处理系统得到了许多改进, 越来越多的电厂采用了石灰处理系统, 积累了许多宝贵的经验。因此我公司拟采用石灰处理工艺对中水进行处理, 处理出水用作电厂循环冷却水。 二、石灰处理的原理、特点及分析 2.1石灰处理原理 石灰处理是经过投加石灰乳控制出水pH为10.3～10.5, 进行下面三个反应, 产生大量各种形态的CaCO3结晶, 降低水中暂硬, 同时生成的结晶核心还能够对其它杂质起凝聚、吸附作用; 而且石灰乳引起的pH值的升高也为氨氮和磷酸盐的去除创造了条件。为了提高工艺的沉淀效果, 一般在处理过程中投加适量的凝聚剂与助凝剂, 经过压缩双电层作用使分散的悬浮物、CaCO3结晶、有机物、有机粘泥、胶体物等带电体脱稳, 在机械混合搅拌和高分子助凝剂架桥与网捕作用下, 颗粒物质碰撞结合长大, 使污染物容易沉降。 石灰参与的软化反应有: CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O
目录 污水的几种深度处理方法 (2) 1.1 活性炭吸附法与离子交换 (2) 1.2 膜分离法 (2) 1.3.1 湿式氧化法 (3) 1.3.2 湿式催化氧化法 (3) 1.3.3 超临界水氧化法 (4) 1.3.4 光化学催化氧化法 (4) 1.3.5 电化学氧化法 (4) 1.3.6 超声辐射降解法 (5) 1.3.7 辐射法 (5) 1.4 臭氧法 (5) Ⅰ
污水的几种深度处理方法 污水深度处理，也称高级处理或三级处理。它是将二级处理出水再进一步进行物理、化学和生物处理，以便有效去除污水中各种不同性质的杂质，从而满足用户对水质的使用要求。深度处理常见的方法有以下几种。 1.1 活性炭吸附法与离子交换 活性炭是一种多孔性物质，而且易于自动控制，对水量、水质、水温变化适应性强，因此活性炭吸附法是一种具有广阔应用前景的污水深度处理技术。活性炭对分子量在500～3 000的有机物有十分明显的去除效果，去除率一般为70%～86.7%[1]，可经济有效地去除嗅、色度、重金属、消毒副产物、氯化有机物、农药、放射性有机物等。 常用的活性炭主要有粉末活性炭（PAC）、颗粒活性炭（GAC）和生物活性碳（BAC）三大类。近年来，国外对PAC的研究较多，已经深入到对各种具体污染物的吸附能力的研究。淄博市引黄供水有限公司根据水污染的程度，在水处理系统中，投加粉末活性炭去除水中的COD，过滤后水的色度能降底1～2度；臭味降低到0度[2]。GAC在国外水处理中应用较多，处理效果也较稳定，美国环保署（USEPA）饮用水标准的64项有机物指标中，有51项将GAC列为最有效技术[3]。 GAC处理工艺的缺点是基建和运行费用较高，且容易产生亚硝酸盐等致癌物，突发性污染适应性差。如何进一步降低基建投资和运行费用，降低活性炭再生成本将成为今后的研究重点。BAC可以发挥生化和物化处理的协同作用，从而延长活性炭的工作周期，大大提高处理效率，改善出水水质。不足之处在于活性炭微孔极易被阻塞、进水水质的pH 适用范围窄、抗冲击负荷差等。目前，欧洲应用BAC技术的水厂已发展到70个以上，应用最广泛的是对水进行深度处理[4]。抚顺石化分公司石油三厂采用BAC技术，既节省了新鲜水的补充量，减少污水排放量，减轻水体污染，降低生产成本，还体现了经济效益和社会效益的统一[5]。今后的研究重点是降低投资成本和增加各种预处理措施与BAC联用，提高处理效果。 1.2 膜分离法 膜分离技术是以高分子分离膜为代表的一种新型的流体分离单元操作技术[6,7]。它的最大特点是分离过程中不伴随有相的变化，仅靠一定的压力作为驱动力就能获得很高的分离效果，是一种非常节省能源的分离技术。 微滤可以除去细菌、病毒和寄生生物等，还可以降低水中的磷酸盐含量。天津开发区污水处理厂采用微滤膜对SBR二级出水进行深度处理, 满足了景观、冲洗路面和冲厕等市政杂用和生活杂用的需求[8]。
安峰环保 随着科学技术的发展，人们的日常需求和社会发展需求将得到更好的满足。对大多数制药企业来说，药品生产过程中的药物浓度过高，如果废水处理得不好，其中的有害物质会继续扩散。因此，在排放这些废水之前，必须深入处理这些废水，降低这些废水的危害。然而，目前医药废水的深度处理还存在许多问题，没有良好的处理效果。本文综合分析了医药废水的深度处理。 目前制药废水深度处理的主要技术 1、混凝沉淀技术 目前，混凝沉淀技术是我国废水处理中最常用的技术。该技术可深入处理制药废水。它可分为以下几个部分： 第一，化学药剂可以放在水中分散，可以将污水中的微小部分转化为不稳定的分离状态，整体污水可以团结和絮状存在。 其次，当污水中的物质形成絮凝体时，混凝技术可以继续发挥重力作用，从而减少污染物，最终可以有效分离固体和液体。混凝沉淀工艺在国内出现较早，因此相关设备相对齐全，操作流程相对简单。例如，在废水处理过程中，可以向内部投入120毫克/升的混凝剂。此时ph值为8，25s，去污率可达89%。总的来说，去污效率高。但是这种方法在溶解毒性方面不是很有效，而且很难从微生物中去除病原体。 2、膜分离技术 早在60年代和70年代，70年代。在使用过程中也会显示出质量的细化和浓缩，整个操作过程相对简单。不仅使整个运行过程变得更节能，而且可以更好地控制。在污水处理过程中，主要采用反渗透和微滤技术去除沉积物中的细菌杂质，有效地减少内部矿化。采用反渗透技术可以控制90%的脱盐率，水回收率可以控制在70%。一般来说，膜生物反应器能有效地将传统的污水处理技术与最新的污水处理技术相结合，从而对污水进行处理。在某制药厂污水处理过程中，发现溶解氧浓度和质量为8，出水化学需氧量和生化需氧量的去除率分别为93%和94%。但在实际运行过程中，发现技术投入过大，使得相关处理技术无法发挥更好的作用。 3、生物处理技术 目前的医药废水处理技术不能满足新的排放标准。但生物处理技术仍是最常用的处理方法。目前，生物处理技术不仅处理成本较低，而且效果更稳定。好氧生物处理技术可以中和废水中的有害物质。因此，在实际运行过程中，有必要将预处理技术与好氧深度处理技术有效结合。在污水深度处理的实际过程中，预处理技术和氧气生化处理技术应有效结合。
【tips】本文由李雪梅老师精心收编，值得借鉴。此处文字可以修改。 污水深度处理常见的方法 深度处理常见的方法有以下几种： 1 活性炭吸附法活性炭是一种多孔性物质，而且易于自动控制，对水量、水质、水温变化适应性强，因此活性炭吸附法是一种具有广阔应用前景的污水深度处理技术。活性炭对分子量在500～3 000的有机物有十分明显的去除效果，去除率一般为70%～86.7%，可经济有效地去除嗅、色度、重金属、消毒副产物、氯化有机物、农药、放射性有机物等。常用的活性炭主要有粉末活性炭（PAC）、颗粒活性炭（GAC）和生物活性碳（BAC）三大类。 近年来，国外对PAC的研究较多，已经深入到对各种具体污染物的吸附能力的研究。淄博市引黄供水有限公司根据水污染的程度，在水处理系统中，投加粉末活性炭去除水中的COD，过滤后水的色度能降底1～2度；臭味降低到0度。GAC在国外水处理中应用较多，处理效果也较稳定，美国环保署（USEPA）饮用水标准的64项有机物指标中，有51项将GAC列为最有效技术。 GAC处理工艺的缺点是基建和运行费用较高，且容易产生亚硝酸盐等致癌物，突发性污染适应性差。如何进一步降低基建投资和运行费用，降低活性炭再生成本将成为今后的研究重点。BAC可以发挥生化和物化处理的协同作用，从而延长活性炭的工作周期，大大提高处理效率，改善出水水质。不足之处在于活性炭微孔极易被阻塞、进水水质的pH 适用范围窄、抗冲击负荷差等。 目前，欧洲应用BAC技术的水厂已发展到70个以上，应用最广泛的是对水进行深度处理。抚顺石化分公司石油三厂采用BAC技术，既节省了新鲜水的补充量，减少污水排放量，减轻水体污染，降低生产成本，还体现了经
污水深度处理（sewage depth processing）是指城市污水或工业废水经一级、二级处理后，为了达到一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或生活的进一步水处理过程。针对污水（废水）的原水水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多级处理工艺。常用于去除水中的微量COD和BOD有机污染物质，SS及氮、磷高浓度营养物质及盐类。 处理方法 深度处理的方法有：絮凝沉淀法、砂滤法、活性炭法、臭氧氧化法、膜分离法、离子交换法、电解处理、湿式氧化法、蒸发浓缩法等物理化学方法与生物脱氮、脱磷法等。深度处理方法费用昂贵，管理较复杂，除了每吨水的费用约为一级处理费用的4-5倍以上。 方法简介 1、活性炭吸附法活性炭是一种多孔性物质，而且易于自动控制，对水量、水质、水温变化适应性强，因此活性炭吸附法是一种具有广阔应用前景的污水深度处理技术。活性炭对分子量在500～3 000的有机物有十分明显的去除效果，去除率一般为70%～86.7%，可经济有效地去除嗅、色度、重金属、消毒副产物、氯化有机物、农药、放射性有机物等。常用的活性炭主要有粉末活性炭（PAC）、颗粒活性炭（GAC）和生物活性碳（BAC）三大类。近年来，国外对PAC的研究较多，已经深入到对各种具体污染物的吸附能力的研究。淄博市引黄供水有限公司根据水污染的程度，在水处理系统中，投加粉末活性炭去除水中的COD，过滤后水的色度能降底1～2度；臭味降低到0度。GAC在国外水处理中应用较多，处理效果也较稳定，美国环保署（USEPA）饮用水标准的64项有机物指标中，有51项将GAC列为最有效技术。 GAC处理工艺的缺点是基建和运行费用较高，且容易产生亚硝酸盐等致癌物，突发性污染适应性差。如何进一步降低基建投资和运行费用，降低活性炭再生成本将成为今后的研究重点。BAC可以发挥生化和物化处理的协同作用，从而延长活性炭的工作周期，大大提高处理效率，改善出水水质。不足之处在于活性炭微孔极易被阻塞、进水水质的pH 适用范围窄、抗冲击负荷差等。目前，欧洲应用BAC技术的水厂已发展到70个以上，应用最广泛的是对水进行深度处理。抚顺石化分公司石油三厂采用BAC技术，既节省了新鲜水的补充量，减少污水排放量，减轻水体污染，降低生产成本，还体现了经济效益和社会效益的统一。今后的研究重点是降低投资成本和增加各种预处理措施与BAC联用，提高处理效果。 2、膜分离法膜分离技术是以高分子分离膜为代表的一种新型的流体分离单元操作技术。它的最大特点是分离过程中不伴随有相的变化，仅靠一定的压力作为驱动力就能获得很高的分离效果，是一种非常节省能源的分离技术。微滤可以除去细菌、病毒和寄生生物等，还可以降低水中的磷酸盐含量。天津开发区污水处理厂采用微滤膜对SBR二级出水进行深度处理, 满足了景观、冲洗路面和冲厕等市政杂用和生活杂用的需求。超滤用于去除大分子，对二级出水的COD和BOD去除率大于50%。北京市高碑店污水处理厂采用超滤法对二级出水进行深度处理，产水水质达到生活杂用水标准，回用污水用于洗车，每年可节约用水4700 m3。反渗透用于降低矿化度和去除总溶解固体，对二级出水的脱盐率达到90%以上，COD和BOD 的去除率在85%左右，细菌去除率90%以上。缅甸某电厂采用反渗透膜和电除盐联用技术，用于锅炉补给水。经反渗透处理的水，能去除绝大部分的无机盐、有机物和微生物。纳滤介于反渗透和超滤之间，其操作压力通常为0.5～1.0 MPa，纳滤膜的一个显著特点是具有离子选择性，它对二价离子的去除率高达95%以上，一价离子的去除率较低，为40%～80%。采用膜生物反应器－纳滤膜集成技术处理糖蜜制酒精废水取得了较好结果，出水COD小于100 mg/L，废水回用率大于80%。我国的膜技术在深度处理领域的应用与世界先进水平尚有较大差距。今后的研究重点是开发、制造高强度、长寿命、抗污染、高通量的膜材料，着重解决膜污染、浓差极化及清洗等关键问题。 3、高级氧化法工业生产中排放的高浓度有机污染物和有毒有害污染物，种类多、危害大，
百度文库- 让每个人平等地提升自我 《工业废水深度处理与回用技术评估导则》 （征求意见稿） 编制说明 编制单位：轻工业环境保护研究所 二〇一二年四月
目录 《工业废水深度处理与回用技术评估导则》 (1) （征求意见稿） (1) 编制说明 (1) 编制单位：轻工业环境保护研究所 (1) 二〇一二年四月 (1) 《工业废水深度处理与回用技术评估导则》编制说明 (1) 1.前言 (1) 标准编制的背景 (1) 标准编制的必要性和意义 (1) 2 国内外技术评估方法发展现状 (2) 常用技术综合评估方法概述 (2) 国内外技术评估现状 (5) 技术评估的原则 (5) 技术评估的标准 (7) 3 导则的编制过程 (7) 4 适用范围 (8) 5 导则编制的原则、方法及技术依据 (8) 导则编制的基本原则 (8) 导则编制的工作方法和技术依据 (9) 6 技术评估指标体系建立 (10) 现有废水处理技术评估指标体系研究 (10) 国家文件对评估指标体系建立的要求 (12) 评估指标体系建立的原则 (13) 评估指标确定的依据 (14) 评估指标体系建立流程 (14) 评估指标的建立 (15) 7 技术评估指标权重值研究 (15) 主观赋权法 (16) 客观赋权法 (17)
本导则指标权重确定方法 (18) 8 导则实施建议 (18) 管理措施建议 (18) 实施方案建议 (19)
《工业废水深度处理与回用技术评估导则》编制说明 1.前言 标准编制的背景 为进一步开展工业废水深度处理与回用吗，保护人体健康和生态环境，规范企业在工业废水深度处理与回用技术选用与实施过程中的监督管理，制定《工业废水深度处理与回用技术评估导则》国家标准，项目承担单位为轻工业环境保护研究所。 标准编制的必要性和意义 随着废水排放标准越来越严格以及废水资源化的迫切要求，近年来才开始广泛地重视、推广废水深度处理及回用技术。工业和信息化部印发的“关于进一步加强工业节水工作的意见”中指出：积极推进企业水资源循环利用和工业废水处理回用。采用高效、安全、可靠的水处理技术工艺,大力提高水循环利用率,降低单位产品取水量。加强废水综合处理,实现废水资源化,减少水循环系统的废水排放量。加快培育节水和废水处理回用专业技术服务支撑体系。鼓励专业节水和废水处理回用服务公司联合设备供应商、融资方和用水企业,实施节水和废水处理回用技术改造项目。在造纸、钢铁等行业,逐步推广特许经营、委托营运等专业化模式,提高企业节水管理能力和废水资源化利用率;开展废水“零”排放示范企业创建活动,树立一批行业“零”排放示范典型。鼓励各级工业园区、经济技术开发区、高新技术开发区采取统一供水、废水集中治理模式,实施专业化运营,实现水资源梯级优化利用。 目前，我国对再生水利用遵循“分质使用”的原则，只有广泛意义上界定的各再生水水质标准，针对性不强，不能对行业技术起到很好的指导作用；此外种类繁多的工业废水深度处理与回用技术，各技术参差不齐现象，处于无序的市场竞争阶段，技术市场较为混乱，最终导致多数污水处理厂在对工业废水处理与回用技术的选择和应用上存在偏差和盲从性，使很多真正较好的工业废水处理与回用技术不能被有效的转化和推广，导致成本的加大，更有甚者造成了环境的二次污染，不能在根本上解决我国目前工业企业废水回收利用率不高等问题，企业废