一種石墨烯強(qiáng)化厭氧處理難降解廢水的方法，屬于環(huán)境工程水處理技術(shù)領(lǐng)域。其特征是通過(guò)污泥預(yù)處理和馴化后，在厭氧生物反應(yīng)器中原位制備石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體，形成傳質(zhì)和沉降性能均良好的厭氧污泥膨脹床，以強(qiáng)化胞外電子傳遞性能和厭氧代謝過(guò)程，用于提高難降解廢水的厭氧水解酸化和產(chǎn)甲烷性能。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的效果和益處是石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體的制備工藝簡(jiǎn)單、生物活性高、穩(wěn)定性強(qiáng)，而且該工藝對(duì)反應(yīng)器構(gòu)型要求低、啟動(dòng)快速、操作簡(jiǎn)單、能耗少，該方法克服目前酚類(lèi)廢水、染料廢水、硝基芳烴廢水等難降解廢水厭氧處理工藝中存在的諸多弊端。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專(zhuān)利摘要】，屬于環(huán)境工程水處理
。其特征是通過(guò)污泥預(yù)處理和馴化后，在厭氧生物反應(yīng)器中原位制備石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體，形成傳質(zhì)和沉降性能均良好的厭氧污泥膨脹床，以強(qiáng)化胞外電子傳遞性能和厭氧代謝過(guò)程，用于提高難降解廢水的厭氧水解酸化和產(chǎn)甲烷性能。本專(zhuān)利技術(shù)的效果和益處是石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體的制備工藝簡(jiǎn)單、生物活性高、穩(wěn)定性強(qiáng)，而且該工藝對(duì)反應(yīng)器構(gòu)型要求低、啟動(dòng)快速、操作簡(jiǎn)單、能耗少，該方法克服目前酚類(lèi)廢水、染料廢水、硝基芳烴廢水等難降解廢水厭氧處理工藝中存在的諸多弊端。【專(zhuān)利說(shuō)明】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于環(huán)境工程中的污水處理
，涉及。
技術(shù)介紹
隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了大量的有毒難降解有機(jī)物，如芳香化合物及鹵代芳烴等等。這些化合物被廣泛應(yīng)用于人們生產(chǎn)和生活中并經(jīng)過(guò)多種途徑進(jìn)入自然環(huán)境，呈現(xiàn)長(zhǎng)期殘留性和高毒性等特點(diǎn)，可引起嚴(yán)重的公眾健康和環(huán)境問(wèn)題。有毒難降解污染物廢水的處理有物理、化學(xué)、生物法及這些方法的組合。其中，生物法具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低，無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)，是難降解廢水的首選處理技術(shù)。難降解有機(jī)物經(jīng)厭氧水解酸化處理可提高其可生化性，有些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的芳香化合物可直接厭氧生物礦化和產(chǎn)甲烷，因此，厭氧生物處理難降解廢水具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。目前常見(jiàn)的難降解廢水厭氧處理工藝主要有厭氧活性污泥法、厭氧顆粒污泥法、惰性載體吸附或包埋固定化法等。但上述厭氧生物處理工藝中存在的主要問(wèn)題是:(1)厭氧活性污泥法中，難降解污染物厭氧代謝速率慢、降解率低、耐沖擊負(fù)荷性能差；(2)包埋固定化微生物顆粒的傳質(zhì)阻力大、機(jī)械性能以及生物活性較低、而且制作成本高，嚴(yán)重限制了其大規(guī)模應(yīng)用；(3)惰性載體吸附工藝中，掛膜困難、啟動(dòng)周期長(zhǎng)、生物膜易脫落；(4)厭氧顆粒污泥工藝中，反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、顆粒污泥傳質(zhì)阻力較大、穩(wěn)定性差；有些工藝為了提高傳質(zhì)性能，通過(guò)出水回流方式形成的較高上升流速使能耗增加，而且對(duì)反應(yīng)器構(gòu)型有較高要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是針對(duì)目前常見(jiàn)厭氧生物處理工藝中存在的弊端，提供一種經(jīng)濟(jì)、高效的難降解廢水厭氧生物處理方 法。本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)解決方案是在厭氧生物反應(yīng)器中原位制備石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體，形成傳質(zhì)性能和沉降性能均良好的厭氧污泥膨脹床，以強(qiáng)化胞外電子傳遞性能和厭氧代謝過(guò)程，從而提高了難降解廢水厭氧水解酸化和產(chǎn)甲烷性能。其具體步驟如下:步驟1.污泥預(yù)處理在厭氧生物反應(yīng)器中添加新鮮活性污泥，調(diào)節(jié)其濃度為3_20g/L，初始pH控制在8-11，溫度控制在20-60°C，通過(guò)循環(huán)泵使污泥在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)12-48h。步驟2.污泥馴化污泥馴化初始，難降解廢水稀釋1-10倍后作為進(jìn)水，厭氧反應(yīng)器間歇方式運(yùn)行；每當(dāng)進(jìn)水COD去除率達(dá)80%以上時(shí)，再逐步加大進(jìn)水中難降解廢水比例，進(jìn)入下一輪馴化，直至馴化完成。污泥馴化期間，溫度保持在10_60°C，反應(yīng)器中溶解氧小于0.5mg/L。步驟3.石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體制備污泥馴化完成后，加入片長(zhǎng)為l-ΙΟμπι的氧化石墨烯，氧化石墨烯與污泥質(zhì)量比控制在0.005-0.2，反應(yīng)器中溫度保持在10-60°c，溶解氧小于0.5mg/L,反應(yīng)18_36h。步驟4.反應(yīng)器啟動(dòng)及運(yùn)行石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體制備完成后，反應(yīng)器開(kāi)始連續(xù)運(yùn)行。根據(jù)進(jìn)水COD去除狀況，調(diào)整基質(zhì)負(fù)荷和水力停留時(shí)間，以加速反應(yīng)器的啟動(dòng)。當(dāng)反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后，進(jìn)水中難降解污染物被厭氧去除。反應(yīng)器運(yùn)行期間,溫度保持在10_60°C ,反應(yīng)器中溶解氧小于0.5mg/L0本專(zhuān)利技術(shù)的效果和益處是:(I)石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體的制備工藝簡(jiǎn)單、生物活性高、具有良好的沉降性和穩(wěn)定性。(2)該方法對(duì)反應(yīng)器構(gòu)型要求低、啟動(dòng)快速、操作簡(jiǎn)單、能耗低。(3)該方法克服目前難降解廢水厭氧處理工藝中存在的諸多弊端，為該類(lèi)廢水提供了一種經(jīng)濟(jì)且高效的生物處理技術(shù)。【專(zhuān)利附圖】【附圖說(shuō)明】圖1是本專(zhuān)利技術(shù)提供的石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體的掃描電鏡照片圖。圖2是本專(zhuān)利技術(shù)提供的石墨烯強(qiáng)化厭氧處理硝基苯廢水的曲線圖。圖中縱坐標(biāo)表示硝基苯濃度，單位為mg/L ;橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為天。一?一代表反應(yīng)器進(jìn)水硝基苯濃度；一一代表反應(yīng)器出水硝基苯濃度。圖2表明反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后，硝基苯去除率保持在90%左右。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施例。實(shí)施例1石墨烯強(qiáng)化厭氧處理含酚廢水污泥預(yù)處理在上流式厭氧污泥床反應(yīng)器中添加新鮮活性污泥，調(diào)節(jié)其濃度為8g/L，初始pH控制在10，溫度控制在30±1°C，通過(guò)循環(huán)泵使污泥在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)16h。污泥馴化進(jìn)水組成為苯酚1000mg/L、(NH4)2SO4, Na2HPO4, ΚΗ2Ρ04、微量 CaCl2、MgSO4, FeCl3,COD:N:P = 200:5:lo將原進(jìn)水稀釋8倍作為初始進(jìn)水，反應(yīng)器間歇方式運(yùn)行；每當(dāng)進(jìn)水COD去除率達(dá)80%以上時(shí)，再逐步加大進(jìn)水中苯酚廢水比例，進(jìn)入下一輪馴化，直至馴化完成。污泥馴化期間，溫度保持在30± I°C,反應(yīng)器中溶解氧小于0.2mg/L0石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體制備污泥馴化完成后，加入片長(zhǎng)為3-5 μ m的氧化石墨烯，氧化石墨烯與污泥質(zhì)量比控制在0.075，反應(yīng)器中溫度保持在30±1°C，溶解氧小于0.2mg/L，反應(yīng)24h。反應(yīng)器啟動(dòng)及運(yùn)行石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體制備完成后，反應(yīng)器開(kāi)始連續(xù)運(yùn)行。進(jìn)水組成為苯酚1000mg/L、(NH4)2S04、Na2HP04、KH2PO4、微量 CaCl2、MgS04、FeCl3, COD:N:P = 200:5:1。反應(yīng)器運(yùn)行期間，水力停留時(shí)間為24h，溫度保持在30土1°C，反應(yīng)器中溶解氧小于 0.2mg/L。當(dāng)反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后，進(jìn)水中苯酚被厭氧降解。實(shí)施例2石墨烯強(qiáng)化厭氧處理硝基苯廢水污泥預(yù)處理在上流式厭氧污泥床反應(yīng)器中添加新鮮活性污泥，調(diào)節(jié)其濃度為6g/L，初始pH控制在9，溫度控制在30 ± I °C，通過(guò)循環(huán)泵使污泥在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)20h。污泥馴化進(jìn)水組成為硝基苯300mg/L、蔗糖 1000mg/L、(NH4)2S04、Na2HP04、KH2P04、微量CaCl2、MgSO4' FeCl3, COD:N:P = 200:5:1。將原進(jìn)水稀釋5倍作為初始進(jìn)水，反應(yīng)器間歇方式運(yùn)行；每當(dāng)進(jìn)水COD去除率達(dá)80%以上時(shí)，再逐步加大進(jìn)水中硝基苯廢水比例，進(jìn)入下一輪馴化，直至馴化完成。污泥馴化期間，溫度保持在30±1°C，反應(yīng)器中溶解氧小于0.2mg/L。石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體制備污泥馴化完成后，加入片長(zhǎng)為3-5 μ m的氧化石墨烯，氧化石墨烯與污泥質(zhì)量比控制在0.05，反應(yīng)器中溫度保持在30±1°C，溶解氧小于0.2mg/L，反應(yīng)24h。反應(yīng)器啟動(dòng)及運(yùn)行 石墨烯-厭氧污泥復(fù)合體制備完成后，反應(yīng)器開(kāi)始連續(xù)運(yùn)行。進(jìn)水組成為硝基苯300mg/L、蔗糖 1000mg/L、(NH4)2SO4' Na2HPO4' KH2PO4'微量 CaCl2' MgSO4' FeCl3, COD:N:P =200:5:1。反應(yīng)器運(yùn)行期間，溫度保持在30土 1°C，反應(yīng)器中溶解氧小于0.2mg/L，水力停留時(shí)間為24h。當(dāng)反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后，進(jìn)水中硝基苯被厭氧去除。實(shí)施例3石墨烯強(qiáng)化厭氧處理偶氮染料廢水污泥預(yù)處理在上流式厭氧污泥床反應(yīng)器中添加本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種石墨烯強(qiáng)化厭氧處理難降解廢水的方法，其特征在于包括以下步驟：（1）污泥預(yù)處理：在厭氧生物反應(yīng)器中添加新鮮活性污泥，調(diào)節(jié)其濃度為3?20g/L，初始pH控制在8?11,溫度控制在20?60℃，通過(guò)循環(huán)泵使污泥在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)12?48h；（2）污泥馴化：污泥馴化初始，難降解廢水稀釋1?10倍后作為進(jìn)水，厭氧反應(yīng)器間歇方式運(yùn)行；每當(dāng)進(jìn)水COD去除率達(dá)80%以上時(shí)，再逐步加大進(jìn)水中難降解廢水比例，進(jìn)入下一輪馴化，直至馴化完成；污泥馴化期間，溫度保持在10?60℃，反應(yīng)器中溶解氧小于0.5mg/L；（3）石墨烯?厭氧污泥復(fù)合體制備：污泥馴化完成后，加入片長(zhǎng)為1?10μm的氧化石墨烯，氧化石墨烯與污泥質(zhì)量比控制在0.005?0.2，反應(yīng)器中溫度保持在10?60℃，溶解氧小于0.5mg/L，反應(yīng)18?36h；（4）反應(yīng)器啟動(dòng)及運(yùn)行：石墨烯?厭氧污泥復(fù)合體制備完成后，反應(yīng)器開(kāi)始連續(xù)運(yùn)行；根據(jù)進(jìn)水COD去除狀況，調(diào)整基質(zhì)負(fù)荷和水力停留時(shí)間，以加速反應(yīng)器的啟動(dòng)；當(dāng)反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后，進(jìn)水中難降解污染物被厭氧去除；反應(yīng)器運(yùn)行期間，溫度保持在10?60℃，反應(yīng)器中溶解氧小于0.5mg/L。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王競(jìng)，汪迪，呂紅，柳廣飛，金若菲，周集體，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：大連理工大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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