申请日2013.10.17
公开(公告)日2014.01.08
IPC分类号C02F3/28
摘要
一种石墨烯强化厌氧处理难降解废水的方法，属于环境工程水处理技术领域。其特征是通过污泥预处理和驯化后，在厌氧生物反应器中原位制备石墨烯-厌氧污泥复合体，形成传质和沉降性能均良好的厌氧污泥膨胀床，以强化胞外电子传递性能和厌氧代谢过程，用于提高难降解废水的厌氧水解酸化和产甲烷性能。本发明的效果和益处是石墨烯-厌氧污泥复合体的制备工艺简单、生物活性高、稳定性强，而且该工艺对反应器构型要求低、启动快速、操作简单、能耗少，该方法克服目前酚类废水、染料废水、硝基芳烃废水等难降解废水厌氧处理工艺中存在的诸多弊端。
权利要求书
1.一种石墨烯强化厌氧处理难降解废水的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)污泥预处理：在厌氧生物反应器中添加新鲜活性污泥，调节其浓度为 3-20g/L，初始pH控制在8-11,温度控制在20-60℃，通过循环泵使污泥在反应 器内循环12-48h;
(2)污泥驯化：污泥驯化初始，难降解废水稀释1-10倍后作为进水，厌氧 反应器间歇方式运行;每当进水COD去除率达80%以上时，再逐步加大进水中 难降解废水比例，进入下一轮驯化，直至驯化完成;污泥驯化期间，温度保持 在10-60℃，反应器中溶解氧小于0.5mg/L;
(3)石墨烯-厌氧污泥复合体制备：污泥驯化完成后，加入片长为1-10μm 的氧化石墨烯，氧化石墨烯与污泥质量比控制在0.005-0.2，反应器中温度保持 在10-60℃，溶解氧小于0.5mg/L，反应18-36h;
(4)反应器启动及运行：石墨烯-厌氧污泥复合体制备完成后，反应器开始 连续运行;根据进水COD去除状况，调整基质负荷和水力停留时间，以加速反 应器的启动;当反应器稳定运行后，进水中难降解污染物被厌氧去除;反应器 运行期间，温度保持在10-60℃，反应器中溶解氧小于0.5mg/L。
说明书
一种石墨烯强化厌氧处理难降解废水的方法
技术领域
本发明属于环境工程中的污水处理技术领域，涉及一种石墨烯强化厌氧处 理难降解废水的方法。
背景技术
随着工农业的发展，产生了大量的有毒难降解有机物,如芳香化合物及卤代 芳烃等等。这些化合物被广泛应用于人们生产和生活中并经过多种途径进入自 然环境，呈现长期残留性和高毒性等特点，可引起严重的公众健康和环境问题。 有毒难降解污染物废水的处理有物理、化学、生物法及这些方法的组合。其中， 生物法具有操作简单、运行成本低，无二次污染的优点，是难降解废水的首选 处理技术。难降解有机物经厌氧水解酸化处理可提高其可生化性，有些结构简 单的芳香化合物可直接厌氧生物矿化和产甲烷，因此，厌氧生物处理难降解废 水具有明显的技术和经济优势。目前常见的难降解废水厌氧处理工艺主要有厌 氧活性污泥法、厌氧颗粒污泥法、惰性载体吸附或包埋固定化法等。
但上述厌氧生物处理工艺中存在的主要问题是：(1)厌氧活性污泥法中， 难降解污染物厌氧代谢速率慢、降解率低、耐冲击负荷性能差;(2)包埋固定 化微生物颗粒的传质阻力大、机械性能以及生物活性较低、而且制作成本高， 严重限制了其大规模应用;(3)惰性载体吸附工艺中，挂膜困难、启动周期长、 生物膜易脱落;(4)厌氧颗粒污泥工艺中，反应器启动时间长、颗粒污泥传质 阻力较大、稳定性差;有些工艺为了提高传质性能，通过出水回流方式形成的 较高上升流速使能耗增加，而且对反应器构型有较高要求。
发明内容
本发明的目的是针对目前常见厌氧生物处理工艺中存在的弊端，提供一种 经济、高效的难降解废水厌氧生物处理方法。
本发明的技术解决方案是在厌氧生物反应器中原位制备石墨烯-厌氧污泥复 合体，形成传质性能和沉降性能均良好的厌氧污泥膨胀床，以强化胞外电子传 递性能和厌氧代谢过程，从而提高了难降解废水厌氧水解酸化和产甲烷性能。 其具体步骤如下：
步骤1.污泥预处理
在厌氧生物反应器中添加新鲜活性污泥，调节其浓度为3-20g/L，初始pH控 制在8-11,温度控制在20-60℃，通过循环泵使污泥在反应器内循环12-48h。
步骤2.污泥驯化
污泥驯化初始，难降解废水稀释1-10倍后作为进水，厌氧反应器间歇方式 运行;每当进水COD去除率达80%以上时，再逐步加大进水中难降解废水比例， 进入下一轮驯化，直至驯化完成。污泥驯化期间，温度保持在10-60℃，反应器 中溶解氧小于0.5mg/L。
步骤3.石墨烯-厌氧污泥复合体制备
污泥驯化完成后，加入片长为1-10μm的氧化石墨烯，氧化石墨烯与污泥质 量比控制在0.005-0.2，反应器中温度保持在10-60℃，溶解氧小于0.5mg/L，反应 18-36h。
步骤4.反应器启动及运行
石墨烯-厌氧污泥复合体制备完成后，反应器开始连续运行。根据进水COD 去除状况，调整基质负荷和水力停留时间，以加速反应器的启动。
当反应器稳定运行后，进水中难降解污染物被厌氧去除。
反应器运行期间，温度保持在10-60℃，反应器中溶解氧小于0.5mg/L。
本发明的效果和益处是：
(1)石墨烯-厌氧污泥复合体的制备工艺简单、生物活性高、具有良好的沉 降性和稳定性。
(2)该方法对反应器构型要求低、启动快速、操作简单、能耗低。
(3)该方法克服目前难降解废水厌氧处理工艺中存在的诸多弊端，为该类 废水提供了一种经济且高效的生物处理技术。
