[發明專利]一種納米磁粉-鐵粉/氧化石墨烯復合載體強化生化處理工業廢水的方法

有效

• 申請號: 201711281877.2
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108128889B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 藍惠霞;張恒;劉建波;孫延慧;張浩
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C02F3/10
• 分類號: C02F3/10;C02F3/12;C02F3/28
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團代

本發明公開一種納米磁粉?鐵粉/氧化石墨烯復合載體強化生化處理工業廢水的方法。氧化石墨烯、納米磁粉和納米鐵粉按質量比1：15：5~1：30：10混合，充N₂保護，置于50?200℃油浴劇烈攪拌2?4小時，超聲分散20?60min，80?120℃真空干燥，獲得納米磁粉?鐵粉/氧化石墨烯復合載體。將復合載體與污泥比按0.005?0.02直接投加到處理工業廢水的好氧生化系統或按0.02?0.05投加到水解酸化或沼氣發酵系統中使用。本發明效果和益處是復合載體具有協同效應，促進微生物生長代謝和能量生成，消除納米級材料對微生物生長代謝的抑制，有效提高處理效率，縮短處理時間；復合載體可回收，節約成本。

技術領域

本發明屬于環境工程廢水處理技術領域，涉及一種納米磁粉-鐵粉/氧化石墨烯復合載體強化生化處理工業廢水的方法。

背景技術

工業廢水或者含有難生化物質，或者是高濃度的有機廢水，采用傳統的生化工藝難以達到理想的處理效果。好氧生化系統處理廢水時，由于廢水中特征污染物往往毒性較大，降解優勢菌利用這些污染物的速率較低，因此產生的能量少，優勢菌富集速度慢而導致處理效果差。盡管在好氧活性污泥系統存在厭氧微環境，為厭氧菌的生長提供場所，這些厭氧菌可通過水解酸化作用將工業廢水中的大分子物質降解為小分子有機酸，降低廢水的毒性，但厭氧微環境所占比例太小而使厭氧菌數量很少。而采用水解酸化工藝和沼氣發酵系統處理廢水時，均涉及厭氧條件，厭氧微生物利用底物代謝過程中，產生的中間產物往往是小分子量的有機物，產能效率低，厭氧微生物生長緩慢，富集速度慢，而導致水力學停留時間長，廢水處理效率低，因此采用水解酸化工藝或沼氣發酵系統處理后出水COD濃度仍然很高。

近幾年，氧化石墨烯和氧化磁性納米材料在污水處理中應用已成為水處理領域研究和開發的熱點。納米磁粉和氧化石墨烯具有較大吸附面積，作為載體為微生物吸附提供吸附場所。磁粉對微生物生長和代謝均具有促進作用，并能改善活性污泥的沉降性能。而氧化石墨烯具有促進電子傳遞的作用，從而促進微生物利用底物的速率和產能效率，進一步促進微生物的生長代謝。鐵粉可降低生化系統中的氧化還原電位，從而為好氧系統中的厭氧微環境及水解酸化系統和沼氣發酵系統中的厭氧微生物提供良好的生長代謝條件，促進厭氧微生物處理廢水的效果。但納米級的磁粉、鐵粉和氧化石墨烯對微生物的生長又具有抑制作用，又會抵消三種材料對微生物生長代謝的有利作用，因此單獨的納米磁粉、鐵粉和氧化石墨烯無法應用于生化處理系統。而若磁粉、鐵粉和氧化石墨烯的尺寸增加，抑制作用會減小，但提供的表面積會大大減小，且不易與污泥中微生物有效接觸，對微生物的積極作用會明顯下降，且用量明顯增加，導致經濟性變差。

本發明旨在針對現有技術的不足，提供一種納米磁粉-鐵粉/氧化石墨烯復合載體強化生化處理工業廢水的方法。將納米磁粉-鐵粉/氧化石墨烯復合載體應用于處理工業廢水的厭氧、好氧生化系統，促進微生物的生長代謝，提高廢水處理效率，減小水力停留時間，為解決目前工業廢水處理提供一種經濟有效的技術。

發明內容

本發明的目的是針對處理工業廢水的生化系統中降解優勢菌難于富集處理效率低的缺點，為工業廢水提供一種納米磁粉-鐵粉/氧化石墨烯復合載體強化生化處理的經濟高效的方法。

本發明的技術解決方案是采用簡單的水溶液復合-超聲法合成納米磁粉-鐵粉-氧化石墨烯復合體，將磁粉-鐵粉-氧化石墨烯復合體投加到處理工業廢水的好氧活性污泥系統、水解酸化系統和厭氧沼氣發酵系統，通過磁粉-鐵粉-氧化石墨烯復合體的大的吸附面積和促進微生物生長代謝及電子傳遞作用，使降解優勢菌在系統中富集，并通過磁回收系統回收剩余污泥中的磁粉-氧化石墨烯復合載體，回用到污泥系統，從而持續強化污泥系統處理工業廢水的效果。

本發明的技術方案：

一種納米磁粉-鐵粉/氧化石墨烯復合載體強化生化處理工業廢水的方法，，該方法包括以下步驟：

步驟1：納米磁粉-鐵粉/氧化石墨烯復合載體的制備