[發明專利]一種氧化石墨烯強化厭氧氨氧化顆粒及其制備方法

在審

• 申請號: 201910119449.2
• 申請日: 2019-02-18
• 公開（公告）號: CN109626577A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 陳光輝;于德爽;王妍妍;張培玉;王曉霞;邱艷玲;苗圓圓
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 于正河

本發明屬于污水處理技術領域，涉及一種氧化石墨烯強化厭氧氨氧化顆粒及其制備方法，將粉末狀的氧化石墨烯與含有厭氧氨氧化菌的液體均勻混合，使厭氧氨氧化菌被氧化石墨烯粉末所吸附，形成含有厭氧氨氧化菌的氧化石墨烯微小顆粒，然后向混合溶液中加入水性聚氨酯預聚體混合，再加入聚合引發劑進行聚合反應，使其凝固成酯狀水溶膠，然后再進行機械切割得到氧化石墨烯強化厭氧氨氧化顆粒，其制作工藝簡單，操作簡便，造價低廉，制作的包埋固定化厭氧氨氧化顆粒專一性高，穩定性好，適合工業化生產，可取的良好的經濟環境效益。

技術領域:

本發明屬于污水處理技術領域,涉及一種氧化石墨烯強化厭氧氨氧化顆粒及其制備方法。

背景技術:

近年來，利用厭氧氨氧化法處理含氨氮廢水越來越被認為是一種行之有效的方法。在這一過程中，厭氧氨氧化菌以亞硝酸鹽為電子受體，將氨氮氧化為氮氣。與傳統的脫氮系統相比，厭氧氨氧化系統具有需氧量少，不需要外加有機碳源，產生的剩余污泥量少的優點，這些都極大的降低了運行費用。但是由于厭氧氨氧化菌的以下四個特性使在一個實際操作的反應器中維持足夠數量的厭氧氨氧化污泥非常困難：一是厭氧氨氧化菌屬于自養型微生物，增長速率非常緩慢；二是反應器中厭氧氨氧化菌的生物量低，這使得啟動一個厭氧氨氧化反應器非常緩慢，一般需要三個月以上的時間；三是厭氧氨氧化反應器中產生大量的氮氣會使微生物懸浮于反應器內，容易使生物量隨著水流流失；四是當處理含氮有機廢水時，有機物的存在會促進異養菌的生長，而自養型的厭氧氨氧化菌由于生長緩慢，處于競爭上的劣勢，容易被淘汰。因此對于厭氧氨氧化工藝的應用，提高厭氧氨氧化菌活性及防止菌體流失是關鍵。

氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)是一種性能優異的新型碳材料，是石墨(Graphite)粉末經強酸氧化及剝離后的產物，研究表明GO具有較大的比表面積、良好的膠體特性、表面帶有豐富的含氧官能團(如羧基、羥基、烷氧基等)及低細胞毒性，且具有較好的生物相容性，由于氧化石墨烯的這些特性，因此可以被用來提升菌體活性。例如文獻“不同添加劑強化低豐度厭氧氨氧化菌群的比較”以來源于一體式部分亞硝化-厭氧氨氧化序批式反應器工藝的活性污泥為對象，通過厭氧批式實驗,比較Fe2⁺、氧化石墨烯、Fe³⁺投加后對厭氧氨氧化菌的脫氮效果、活性、關鍵功能基因數量、群落結構和功能豐度的影響，實驗結果表明投加氧化石墨烯對微生物代謝功能的提升效果最佳；文獻“厭氧氨氧化強化技術的研究進展”從Anammox菌的富集(包括加速顆粒化、使用生物膜、采用膜生物反應器等)、添加化學物質(二氧化錳、氧化石墨烯、鐵離子、Anammox中間產物等)、施加物理場(超聲波、磁場、電場等)以及生物強化和菌種流加等方面，介紹了目前國內外關于Anammox工藝強化的研究進展，分析了技術要點，解析了強化機理，最后指出未來的研究方向應集中于強化參數的優化、不同強化策略的綜合作用、強化的長期作用效果以及對強化機理的深入研究等方面。

微生物包埋固定化技術通過化學或物理手段將游離厭氧氨氧化菌固定在載體上，能有效克服生物量流失的問題，但現有包埋固定化技術制作的包埋載體，如海藻酸鹽包埋載體、羧甲基纖維素鈉包埋載體、聚乙烯醇包埋載體等仍存在著傳質性能差，影響固定化后厭氧氨氧化菌的生物活性，以及長期運行穩定性差，易破碎的問題。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，解決現有微生物包埋固定化技術的不足，設計提供一種氧化石墨烯強化厭氧氨氧化顆粒及其制備方法，用于提高厭氧氨化菌活性。

為了實現上述目的，本發明所述氧化石墨烯強化厭氧氨氧化顆粒由含有氧化石墨烯和厭氧氨氧化菌的混合物被具有孔道的聚氨酯載體包埋固定制成，其中氧化石墨烯的質量濃度為0.1％-0.5％，用于廢水的生物脫氮。