申請(qǐng)日2013.10.17

　　公開(公告)日2014.01.08

　　IPC分類號(hào)C02F3/28

　　摘要

　　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。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種石墨烯強(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。

　　說明書

　　一種石墨烯強(qiáng)化厭氧處理難降解廢水的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于環(huán)境工程中的污水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種石墨烯強(qiáng)化厭氧處 理難降解廢水的方法。

　　背景技術(shù)

　　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。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是針對(duì)目前常見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。

　　本發(fā)明的技術(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℃，通過循環(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℃，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。

　　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。

　　本發(fā)明的效果和益處是：

　　(1)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 廢水提供了一種經(jīng)濟(jì)且高效的生物處理技術(shù)。