[發明專利]非均質電子穿梭體催化錳氧化物人工濕地的污水處理系統

在審

• 申請號: 202210575387.8
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114956455A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 張建;沈曉彤;謝慧君
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F101/16;C02F101/10;C02F101/30
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

本發明提供了一種非均質電子穿梭體催化錳氧化物人工濕地的污水處理系統，屬于污水處理技術領域，所述污水處理系統包括：人工濕地，所述人工濕地包括基質區和挺水植物，基質區包括水鈉錳礦、非均質電子穿梭體、石英砂和礫石；非均質電子穿梭體包括釕生物炭、ABTS生物炭和腐殖酸生物炭材料。本發明通過添加制備的非均質電子穿梭體，有效提高了高價態錳元素與錳氧化菌占比，提升了錳氧化物氧化能力，促進了錳循環，有效提高了污水處理系統對于污水的氧化降解。

技術領域

本發明涉及污水處理技術領域，特別涉及一種非均質電子穿梭體催化錳氧化物人工濕地的污水處理系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

目前，人工濕地技術被廣泛應用于污水處理領域。然而，隨著難降解有機污染物如多環芳烴類物質進入水體，其強疏水性使得其積聚在濕地基質中，傳統人工濕地系統難以實現有效去除。已有的部分人工濕地改進技術大多致力于提高系統基質吸附與固定能力，缺乏后續徹底氧化降解研究。同時，人工濕地技術受限的氧化性，也阻礙了濕地對于常規污染物的氧化去除。

基于錳氧化物的人工濕地系統，是一種利用錳氧化物作為濕地基質的一部分，既能通過錳氧化物的吸附性能實現基質的強化吸附，又能發揮氧化物的作用，從而完成污染物氧化去除的濕地強化系統。錳氧化物在環境錳氧化菌的作用下，完成錳元素循環，通過與污染物的電子傳遞與轉移，實現污染物降解去除。

但是，發明人發現，現有工藝存在研究不足且氧化效率低下的問題，錳氧化物氧化性受環境影響較大，錳循環效率不高。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了一種非均質電子穿梭體催化錳氧化物人工濕地的污水處理系統，通過非均質電子穿梭體的引入，加速了錳循環過程中電子傳遞與轉移過程，實現了錳基人工濕地的催化氧化，提升了污水處理系統的污染物去除效果。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種非均質電子穿梭體催化錳氧化物人工濕地的污水處理系統，包括：人工濕地，所述人工濕地包括基質區和挺水植物，基質區包括水鈉錳礦、非均質電子穿梭體、石英砂和礫石；非均質電子穿梭體包括釕生物炭、ABTS生物炭和腐殖酸生物炭材料。

作為可選的一種實現方式，水鈉錳礦、非均質電子穿梭體、石英砂和礫石的質量構成比例為1:1:2:1。

作為可選的一種實現方式，污水流經基質時，水鈉錳礦表面富集有至少含有多環芳烴降解菌和錳氧化菌的生物膜。

作為可選的一種實現方式，基質區自底部向上依次為礫石層，水鈉錳礦、非均質電子穿梭體和石英砂混合組成的改性層以及最上層的石英砂層。

作為可選的一種實現方式，水鈉錳礦的生成，包括：

將石英砂充分沖洗干凈，再用鹽酸沖洗，去除表面雜質，最后用去離子水沖洗干凈，烘干。

進一步的，將洗凈的石英砂放入0.4mol/L的高錳酸鉀溶液中，高錳酸鉀溶液與石英砂的質量比為25:3，加熱至沸騰；

沸騰后，逐滴加入濃鹽酸，濃鹽酸與溶液比例為8:10，邊加邊攪拌，全部加入后，繼續煮沸10分鐘；

煮沸結束后，將其自然冷卻，隨后將生成的沉淀過濾并用去離子水沖洗干凈，置于烘箱中干燥。

作為可選的一種實現方式，非均質電子穿梭體包括釕生物炭、ABTS生物炭和腐殖酸生物炭材料。

進一步的，生物炭材料的生成，包括：

采集蘆竹秸稈，并用自來水清洗干凈，置于烘箱在105℃下完全烘干；

將烘干后的蘆竹秸稈剪至2cm～3cm的長度，用植物破碎機進行破碎并過60目標準篩；