[發(fā)明專利]用于削減納米材料對污水生物除磷脫氮系統(tǒng)不利影響的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310393153.2
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103466802A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳銀廣;鄭雄;魏媛媛;蘇應(yīng)龍
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F1/58
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水、廢水或污水的生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過調(diào)節(jié)污水除磷脫氮系統(tǒng)的碳源組成，實(shí)現(xiàn)污水除磷脫氮功能微生物結(jié)構(gòu)的定向調(diào)控，從而削減納米材料對污水生物處理過程不利影響的新方法。

背景技術(shù)

近年來，納米技術(shù)取得了飛速發(fā)展，同時(shí)納米材料以其優(yōu)異的物理或化學(xué)特性被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)方面。但是，納米材料在生產(chǎn)和使用過程中將不可避免地流入排水收集系統(tǒng)，并最終匯集到污水處理廠。眾所周知，國內(nèi)外城市污水處理廠普遍采用活性污泥法實(shí)現(xiàn)污水氮和磷的去除。在活性污泥處理系統(tǒng)中，微生物是污染物的重要分解者，其生長和代謝水平的高低將直接影響污水處理的效果。但是，納米材料（如納米銀、納米銅或納米氧化鋅等）的存在會抑制污水除磷脫氮微生物的代謝，并最終影響污水除磷脫氮效果，這對污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了潛在風(fēng)險(xiǎn)。

目前，有研究者通過改變納米材料的結(jié)構(gòu)特性從而實(shí)現(xiàn)部分削減納米材料的生物毒性。例如，在納米氧化鋅中摻雜鐵可降低納米材料的溶解速率，從而減少其溶出的鋅離子，部分削減其生物毒性。但是，納米材料的摻雜或改性會改變納米材料自身的特性，這將影響納米材料的應(yīng)用范圍。發(fā)明人的前期研究表明，當(dāng)污水生物處理系統(tǒng)中微生物的種群多樣性較為豐富且除磷脫氮功能微生物豐度較高時(shí)，整個(gè)污水生物處理系統(tǒng)具有較好的處理效果和較強(qiáng)的抗沖擊能力。因此，發(fā)明人考慮，如果能夠強(qiáng)化污水生物處理系統(tǒng)抵抗納米材料生物毒性的能力，這將能夠在不影響納米材料性質(zhì)的前提下，有效削減其對污水生物除磷脫氮過程的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在不改變納米材料自身特性的前提下大幅削減納米材料對污水生物除磷脫氮過程不利影響的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明通過將有機(jī)廢棄，如廚余垃圾或剩余污泥等，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生發(fā)酵溶液并用以調(diào)節(jié)污水中丙酸和蛋白質(zhì)的濃度，從而調(diào)控污水除磷脫氮功能微生物的組成和豐度，實(shí)現(xiàn)大幅削減納米材料對污水生物除磷脫氮過程的不利影響。

用于削減納米材料對污水生物除磷脫氮系統(tǒng)不利影響的方法，具體步驟如下：

（1）將有機(jī)廢物厭氧發(fā)酵產(chǎn)生含丙酸和蛋白質(zhì)的溶液；所述有機(jī)廢物可以為廚余垃圾、污水處理廠的剩余污泥或者兩者的混合物；控制厭氧發(fā)酵的溫度為30-50℃，溶液pH值為9.0-11.0，厭氧發(fā)酵時(shí)間為2-8天；

（2）將發(fā)酵所得溶液加入待處理的含納米材料的污水中；以COD計(jì)，控制加入發(fā)酵所得溶液后的污水中丙酸濃度大于10?mg/L，蛋白質(zhì)濃度大于10?mg/L；

（3）將污水進(jìn)行生物除磷脫氮處理。

本發(fā)明中，步驟（1）中，控制厭氧發(fā)酵的溫度為45-50℃。

本發(fā)明中，步驟（1）中，厭氧發(fā)酵的pH值為9.0-10.0。

本發(fā)明中，步驟（1）中，厭氧發(fā)酵時(shí)間為6-8天。

本發(fā)明中，步驟（2）中，污水所含的納米材料是納米銀、納米銅或納米氧化鋅中任一種。

本發(fā)明中，步驟（2）中，以COD計(jì)，加入發(fā)酵所得溶液后的污水中丙酸濃度大于60?mg/L，蛋白質(zhì)濃度大于50?mg/L。

本發(fā)明提出的用于削減納米材料對污水生物除磷脫氮系統(tǒng)不利影響的方法，推薦的工藝參數(shù)為：有機(jī)廢物在30-50?℃（50?℃最佳）和pH?9.0-11.0（pH?9.5最佳）的條件下厭氧發(fā)酵2-8天（8天最佳）產(chǎn)生發(fā)酵溶液；加入發(fā)酵溶液后的待處理污水中丙酸濃度（以COD計(jì)）大于60?mg/L最佳，蛋白質(zhì)濃度（以COD計(jì)）大于50?mg/L最佳。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本方法所采用的發(fā)酵溶液來源于有機(jī)廢物的厭氧發(fā)酵，這顯著降低了削減納米材料不利影響的成本。

（2）本方法在削減納米材料對污水除磷脫氮過程的不利影響時(shí)不改變納米材料自身的特性，不影響納米材料的應(yīng)用范圍。

（3）本方法可以實(shí)現(xiàn)大幅削減納米材料對污水除磷脫氮過程的不利影響，其對除磷不利影響的削減率達(dá)到80%以上，對脫氮不利影響的減率達(dá)到60%以上。

（4）本方法具有操作簡便，削減效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

（1）待處理的含有納米氧化鋅的污水，其COD為180?mg/L，TN為32?mg/L，TP為9.0?mg/L，經(jīng)過生物處理系統(tǒng)處理后，其出水COD為85?mg/L，TN為17?mg/L，TP為19?mg/L；