[發明專利]一種厭氧共代謝降解污泥中多環芳烴的方法

有效

• 申請號: 201710293570.8
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107265809B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 李江;李新;吳永貴;陳玫宏;孫夢陽;唐濤濤
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 張梅

一種厭氧共代謝降解污泥中多環芳烴的方法，包括以下步驟：（1）投入占厭氧消化反應器容積1/6?1/2的厭氧消化污泥作為接種污泥；（2）污泥按照8%?12%的投配率進行投配至厭氧消化反應器有效體積，放置2?4d；（3）每天參照消化池實際運行中采用的污泥投配率投加來自污泥濃縮池的濃縮污泥，并排出等量消化污泥；（4）按照有機質VS的不同添加比，加入不同含量的纖維素與污泥混合于厭氧生物厭氧消化反應器中進行厭氧消化。本發明利用污泥與纖維素作為厭氧微生物的外源營養物質，在中溫半連續運行條件下，通過厭氧共代謝的方式去除污泥中PAHs，提高對PAHs的降解效率，降低成本，最終推廣到大規模的社會應用中。

技術領域

本發明屬于環境中難降解有機污染物生物降解技術領域，具體涉及一種利用厭氧共代謝降解污泥中多環芳烴的方法。

背景技術

多環芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，簡稱PAHs)是指兩個或兩個以上的苯環以鏈狀、角狀或串狀排列組成的化合物，是有機質不完全燃燒或高溫裂解的副產品。PAHs多數為無色或淡黃色的結晶，個別顏色較深，具有蒸汽壓低、疏水性強、辛醇-水分配系數高、易溶于苯類芳香性溶劑中等特點。PAHs是一類惰性很強的碳氫化合物，不易降解，能穩定地存在于環境中。

環境中的PAHs可隨著工業廢水，廢棄物，大氣的干濕沉降，城市地面徑流等方式匯入城市排水系統中，最終流入污水處理廠。由于PAHs的親脂疏水性以及難降解性，進入到污水處理系統的PAHs極易吸附積累于污泥中，成為城市污泥中最常見的一類難降解有機污染物。國內城市污泥中PAHs的含量多數大于10mg·kg^-1，部分城市中污泥中PAHs的某個單體含量大于10mg·kg^-1，總體上，國內城市污泥中PAHs以2-4個苯環的化合物為主，2-4環PAHs的含量占總PAHs含量的90％以上。我國的污泥產量巨大，截止到2015年底，全國污泥(含水率80％)產生量約3400萬t。近年來，厭氧消化已經成為污泥穩定處理的有效方式之一，厭氧消化過程中的厭氧微生物可對污泥中的PAHs進行轉化和降解，從而達到對PAH降解的目的；通過污泥厭氧消化可以實現污泥處理的減量化、穩定化、無害化以及資源化，厭氧消化后的污泥一般采用土地利用的方式，為保證污泥安全土地利用，需強化PAHs在污泥厭氧消化過程中的降解效率，控制其含量。

而影響污泥中PAHs厭氧生物降解的因素很多，包括pH，溫度，營養鹽，污染物的初始濃度和化學結構等。在厭氧生物降解PAHs的進程中，外源營養物質的缺乏常常是限制厭氧微生物生長和種群繁殖的重要因素。尤其，城市污泥中4環及4環以上的多環芳烴，往往由于它們的化學結構比較復雜以及在水環境中較低的溶解度，難以作為生長基質被微生物降解。共代謝作用可以提高微生物降解芳烴類化合物的效率，改變微生物碳源與能源的底物結構，擴大微生物對碳源和能源的選擇范圍，從而達到難降解物質最終被微生物降解利用的目的。影響共代謝分解難降解有機物的關鍵因素是生長基質的類型及濃度。

目前關于促進PAHs厭氧生物降解的外源添加物質種類繁多，大量研究表明不同外源添加物質對PAHs的降解效率不一。并且，很多外源添加物質都屬于實驗室小試階段，部分成本較高，在實際操作中難以大規模應用。

纖維素是世界上最豐富的天然有機物，占植物界碳含量的50％以上，每年通過光合作用可合成約1.5×10¹²t。纖維素分子中的每個葡萄糖基環上均有3個羥基，可以發生氧化、酯化、醚化、接枝共聚等反應。纖維素及其衍生物在紡織、輕工、化工、能源、生物技術和環境保護等部門應用十分廣泛。

目前還未見污泥與纖維素在中溫半連續運行條件下，厭氧共代謝去除污泥中PAHs的報道。

發明內容

本發明的目的在于為克服現有技術的缺陷而提供一種提高污泥中多環芳烴厭氧生物降解效率的方法，具體是利用污泥與纖維素作為厭氧微生物的外源營養物質，在中溫半連續運行條件下，通過厭氧共代謝的方式去除污泥中PAHs，提高對PAHs的降解效率，降低成本，最終推廣到大規模的社會應用中。