[發明專利]一種間歇共基質調控共代謝分解難降解酚類污染物的方法

有效

• 申請號: 201310338024.3
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103395894A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王偉;張靜;潘尚磊;王順;沈俊;徐瑞捷;李德來;陳益;徐瑋鍵;許福文
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F101/34
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 吳啟運

一、技術領域

本發明涉及一種水體中難降解酚類污染物生物降解的方法，具體地說是一種間歇共基質調控共代謝分解難降解酚類污染物的方法，屬于水環境污染治理領域。

二、背景技術

難降解酚類污染物具有毒性強、環境持久性等特點，是國內外環保部門重點控制的污染物。如果人們長期飲用含有酚類污染物的地表水，將會引起頭昏、貧血及各種神經系統疾病。當水中酚類污染物含量大于10mg/L時，微生物的各種代謝活動將會受到顯著地抑制。開展治理難降解酚類污染物的研究對于保護環境、維持生態平衡有著重要的意義。

目前，國內外處理難降解酚類污染物的常用方法主要有吸附法、萃取法、化學氧化法、光催化氧化法、活性污泥法、厭氧生物法等。如果采用曝氣充氧或投加活性炭等輔助手段將會大幅度提高處理成本，且應用范圍也受到局限。因此，生物法仍然是水體中難降解酚類污染物的主要處理技術，但是此法存在降解歷時長、受環境因素影響大等問題。

為了強化微生物對難降解有機物的分解能力，人們對微生物轉化和去除水體中難降解有機物的機制進行了大量的工作，研究已證實微生物的共代謝作用就是克服難降解有機物生物降解的有效強化手段之一。為了實現難降解有機物的生物降解，微生物需要借助易降解的有機物誘導微生物分泌關鍵酶和獲取能量驅動難降解有機物的初始轉化。共代謝反應過程必須具有合適的生長基質類型及濃度，適宜的生長基質濃度不僅有助于提高共代謝分解難降解有機物的效率，而且能夠降低代謝中間產物的濃度。然而，在共代謝過程中生長基質和難降解有機物的降解反應動力學級數及速率都會隨其濃度和性質的變化而發生改變。針對于難降解酚類污染物的共代謝降解過程，實驗室研究和工程應用中幾乎都是采用穩定且連續的易降解基質投加方式，這不僅不符合微生物的共代謝作用規律，而且造成大量易降解基質的浪費和應用范圍的局限。為此，尋求一種合理、經濟、高效的共代謝技術以實現水體中難降解酚類污染物的快速降解，已經是水環境污染治理領域的重要發展方向。

三、發明內容

本發明旨在提供一種間歇共基質調控共代謝分解難降解酚類污染物的方法，以解決自然狀態下水體中難降解酚類污染物長時間存在且難以去除的問題。

為了快速實現地表水或污水中酚類污染物的轉化和降解，同時使細菌的代謝活性得以提高，避免共基質投加方式不合理和不經濟的問題，本發明提供了一種間歇共基質調控共代謝分解難降解酚類污染物的方法，借助易降解有機物誘導微生物分泌關鍵酶和獲得能量驅動難降解酚類污染物的初始轉化，利用共代謝過程中共基質和難降解酚類污染物的降解反應動力學級數及速率都會隨其濃度和性質的變化而發生改變的特點，采用共基質濃度遞減方式向含酚類污染物的水體中間歇投加共基質溶液，并且共基質的投加量也會隨酚類污染物濃度的降低而逐次遞減。

本發明采用濃度遞減方式向含酚類污染物的水體中間歇投加共基質溶液，共基質投加量的變化和間歇投加的時間間隔應與共基質和難降解酚類污染物的降解反應動力學級數及速率保持一致，具體實施過程根據目標酚類污染物去除情況選擇適當的時間間隔。

本發明間歇共基質調控共代謝分解難降解酚類污染物的方法，按如下過程操作：

向含有酚類污染物的水體中以濃度遞減的方式間歇式投加共基質溶液，首次投加的共基質溶液中共基質的質量與含有酚類污染物的水體中酚類污染物的質量之比為10-500:1，投加共基質溶液的間隔時間為1-7天，具體實施過程根據目標酚類污染物去除情況選擇適當的時間間隔，一般是當酚類污染物的去除率達到或超過30-90%時，即進行共基質的添加；第二次投加的共基質溶液質量為首次投加的共基質溶液質量的1/10～9/10，第三次投加的共基質溶液質量為第二次投加的共基質溶液質量的1/10～9/10，以此類推，直至含有酚類污染物的水體中酚類污染物的濃度降低至允許范圍。

所述允許范圍是指《城鎮污水處理廠污染物排放標準GB18978-2002》規定的范圍，其中五氯酚標準值≤0.5mg/L，苯酚≤0.3mg/L，間甲酚≤0.1mg/L，揮發酚≤0.5mg/L。

未處理的含有酚類污染物的水體中酚類污染物的濃度為1-100mg/L；所述共基質溶液的濃度為1-20g/L。

所述酚類污染物為氯酚、烷基酚、硝基酚中的一種或幾種。

所述共基質為乙酸鈉或葡萄糖等易降解有機物。