[發明專利]一種利用厭氧和光催化技術處理含雌二醇的黑水并同步產沼氣的方法

在審

• 申請號: 201811226855.0
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109231688A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 牟安琪;周啟星
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F101/34
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 張耀

本發明提供了一種利用厭氧和光催化技術處理含雌二醇的黑水并同步產沼氣的方法，涉及厭氧消化的啟動、運行過程和光催化處理雌二醇。本方法利用厭氧消化及光催化后處理處理黑水中雌二醇并同步產沼氣，按照以下步驟進行：厭氧反應器中加入含有雌二醇的黑水，密封處理，連接氣袋用于收集沼氣，控制32℃反應溫度，攪拌使反應體系混合均勻，運行30天，消化液的上清液加入二氧化鈦放于光化學反應器中進行光催化反應，運行30分鐘。本發明能夠有效降解雌二醇，減少雌激素對環境的污染，同時對黑水中其他有機污染物的去除具有重要的指導和借鑒意義，處理過程簡單，條件溫和，且無其他污染物產生，環境友好，具有良好的應用潛力。

技術領域

本發明涉及環境、雌激素、黑水、厭氧及光催化領域，具體說是一種利用厭氧消化及后處理光催化技術處理黑水中雌二醇并同步產沼氣的方法。

背景技術

新興污染物包括表面活性劑、阻燃劑、個人護理產品、汽油添加劑、生物殺滅劑，極性農藥及其降解產物、微塑料、各種內分泌干擾物和藥物。這些新興污染物可能出現在地表水和地下水中，因為其中一些污染物不易降解。雖然它們通常以較低濃度存在，但是它們對環境的短期和長期的影響還未完全發現。但是一些污染物已經包含在監測計劃中，如雌二醇。雌二醇是一種天然雌激素，由人和動物通過尿液排泄到黑水中，即使很少的劑量也會對水生生物造成破壞，并且有可能進入食物鏈并影響人類。

源分離污水技術是一種創新的生活污水處理策略，旨在最大限度減少能源和水的使用，并且最大限度地回收水、有機物和養分。它是基于對濃縮廁所廢水(黑水)和其余生活廢水(灰水)的單獨收集和處理。厭氧是源分離概念中的核心技術，它可以最大限度利用廢水中資源。大部分有機物在厭氧反應器中轉化為沼氣，營養物質可以以磷酸銨鎂形式從流出物中回收。但是在厭氧條件下，雌二醇很難被降解，并且雌酮會轉變為雌二醇，使雌二醇濃度增加，所以就需要一個后處理來降解雌二醇。

光催化反應就是在光的作用下進行的化學反應。光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射，受激產生分子激發態，然后會發生化學反應生成新的物質，或者變成引發熱反應的中間化學產物。光催化具有反應條件溫和，氧化能力強且能將有機微污染物轉化為無機小分子且無害化的優點。有研究表明，用二氧化鈦作為催化劑降解雌二醇可以使其去除且不產生具有生物活性的中間產物。

發明內容

本發明的目的是解決含雌二醇黑水的環境友好且處理高效的問題，提供一種利用厭氧消化及光催化聯用技術處理含雌二醇的黑水并同步產沼氣的方法。

本發明的技術方案：

一種利用厭氧和光催化技術處理含雌二醇的黑水并同步產沼氣的方法，包括以下步驟：

1)厭氧消化裝置的設置，所述的厭氧消化裝置包括厭氧瓶及與其連接的氣袋，氣袋與厭氧瓶之間用玻璃管進行連接，厭氧瓶中加入厭氧污泥和含有雌酮的黑水，玻璃管底部在厭氧瓶中的位置位于液面上方，厭氧瓶中液體上方空間內充滿氮氣；

2)光化學反應器的設置，所述的光化學反應器包括攪拌器和光源，該光源設于攪拌器的頂部位置；

3)含雌二醇的黑水的處理，將厭氧污泥和含有雌二醇的黑水加入厭氧瓶中，厭氧瓶通過玻璃管與氣袋密閉連接，將氣袋抽真空，厭氧瓶中液體上方空間填充氮氣，控制一定溫度經厭氧發酵處理含雌二醇的黑水并得到沼氣；將厭氧瓶中厭氧發酵后的消化液加入二氧化鈦，放入光化學反應器中，在攪拌器連續攪拌下進行光催化進一步處理含雌二醇的黑水。

進一步的，步驟1)中：是在250ml厭氧瓶上連接一個氣袋用于收集沼氣氣體，瓶中加入50ml厭氧污泥和150ml含有雌二醇的黑水。步驟2)中：攪拌器用于使二氧化鈦催化劑充分與消化液接觸。步驟3)中：厭氧瓶中進行厭氧消化處理30天后將消化液中加入0.1g/L的二氧化鈦，然后放入光化學反應器中進行光催化30分鐘。