一种利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法技术

一种利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法，涉及一种用厌氧反应器降解酚污染物的方法。本发明专利技术是要解决现有的厌氧工艺对煤制气废水中酚类污染物的去除效果较差的技术问题。本发明专利技术：一、以厌氧颗粒污泥作为初始接种泥源，向厌氧反应器中加入待处理的废水；二、向厌氧反应器中加入四氧化三铁纳米颗粒。本发明专利技术在厌氧反应器中投加的四氧化三铁纳米颗粒可以在产酸菌和产甲烷菌之间形成电子导链，生成纳米导线传递电子，代替种间H2传递形成电子直接传递，从而促进厌氧产甲烷过程，提高酚类污染物的去除率。本发明专利技术应用于水处理领域。

【技术实现步骤摘要】
一种利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法
本专利技术涉及一种用厌氧反应器降解酚污染物的方法。
技术介绍
能源作为社会发展进步必不可少的物质基础，被世界各国所重视。基于我国化石能源逐渐减少的国情和人们对于清洁能源的需求，煤制气正在逐渐成为传统煤化工行业的主导产业之一，利用煤炭合成燃气、汽油和基础化工原料等产品，来弥补对于清洁能源的需求。但是煤制气产业依然面对着一些制约其发展的难题，主要有煤制气生产技术有待提升、生产成本较高、制气废水污染严重且制气废水水质成分复杂、污染物浓度高、可生化性低、生物毒性大和水质稳定性差。因此采用最经济稳定的工艺处理煤制气废水对煤制气产业的发展至关重要。煤制气废水中含有高浓度酚类污染物、难生物降解有机物和有毒物污染物，使得该废水的处理问题成为了制约煤制气产业发展重要原因之一。由于传统厌氧工艺对煤制气废水中酚类污染物的去除效果较差，厌氧强化工艺在煤制气废水处理领域成为了新的研究方向。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的厌氧工艺对煤制气废水中酚类污染物的去除效果较差的技术问题，而提供一种利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法。本专利技术的利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法是按以下步骤进行的：一、以厌氧颗粒污泥作为初始接种泥源，向厌氧反应器中加入待处理的废水，保持厌氧反应器的温度为34℃～37℃，厌氧反应器的水力停留时间为36h，并且保持厌氧反应器的pH为7.0～7.4；所述的待处理的废水为COD为1700mg/L～2100mg/L，总酚浓度为475mg/L～505mg/L的煤制气废水；厌氧反应器内的初始接种泥源的浓度为12g/L～15g/L；二、向厌氧反应器中加入四氧化三铁纳米颗粒，厌氧反应器中投加的四氧化三铁纳米颗粒的质量浓度与待处理的废水的COD浓度的比为(0.03～0.35):1；步骤二中所述的四氧化三铁纳米颗粒的粒径为20nm～60nm。本专利技术步骤一中的待处理的废水为煤制气废水，其中的主要污染物为酚类。本专利技术的原理：四氧化三铁纳米颗粒在厌氧环境中可以转化为多种状态，释放的Fe3+/Fe2+是微生物代谢所必须的金属元素，螯合态的铁可以进入厌氧微生物体内参与电子转移，并且四氧化三铁纳米颗粒可以形成电子导链，生成纳米导线传递电子，促进有机物质的降解利用；四氧化三铁纳米颗粒可以改变细菌群落结构，促进Diaphorobacter，Stenotrophomonas，Azotobacter等酚降解菌的生长，不仅提高酚类降解菌群落的含量，提高其生物多样性，而且还可以刺激电子转移，促进酚类物质的降解；Geobacter和Methanosaeta等导电细菌，可以利用四氧化三铁纳米颗粒在细菌表面形成纳米导线，促进产甲烷过程，有利于酚类物质的降解；四氧化三铁纳米颗粒也改变了古菌群落，促进了产甲烷菌的结构和含量，并且释放的离子有利于产甲烷过程，并且作为电子导链促进了厌氧产甲烷过程。本专利技术的有益效果：1、本专利技术在厌氧反应器中投加的四氧化三铁纳米颗粒可以在产酸菌和产甲烷菌之间形成电子导链，生成纳米导线传递电子，代替种间H2传递形成电子直接传递，从而促进厌氧产甲烷过程，提高酚类污染物的去除率；2、本专利技术在厌氧反应器中投加的四氧化三铁纳米颗粒可以改变细菌群落结构，促进Diaphorobacter，Stenotrop-homonas，Azotobacter等酚降解菌的生长，不仅提高酚类降解菌群落的含量，提高其生物多样性，而且还可以刺激电子转移，促进酚类物质的降解；3、Geobacter和Methanosaeta等导电细菌，可以利用本专利技术在厌氧反应器中投加的四氧化三铁纳米颗粒在细菌表面形成纳米导线，促进产甲烷过程，有利于酚类物质的降解。在本专利技术投加完四氧化三铁纳米颗粒后，每36h对厌氧反应器出水中的COD和总酚检测，在投加四氧化三铁纳米颗粒的情况下COD的去除率为36％～40％，总酚去除率为38％～42％，相对于空白组(不投加四氧化三铁纳米颗粒)COD去除率提高8％～15％，总酚去除率提高9％～12％。附图说明图1为具体实施方式一中的污水处理系统示意图，1是配水箱，2是进水泵，3是厌氧反应器，4是排水管，5排气管，6是污水回流管。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式为一种利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法，具体是按以下步骤进行的：一、以厌氧颗粒污泥作为初始接种泥源，向厌氧反应器中加入待处理的废水，保持厌氧反应器的温度为34℃～37℃，厌氧反应器的水力停留时间为36h，并且保持厌氧反应器的pH为7.0～7.4；所述的待处理的废水为COD为1700mg/L～2100mg/L，总酚浓度为475mg/L～505mg/L的煤制气废水；厌氧反应器内的初始接种泥源的浓度为12g/L～15g/L；二、向厌氧反应器中加入四氧化三铁纳米颗粒，厌氧反应器中投加的四氧化三铁纳米颗粒的质量浓度与待处理的废水的COD浓度的比为(0.03～0.35):1；步骤二中所述的四氧化三铁纳米颗粒的粒径为20nm～60nm。图1为具体实施方式一中的污水处理系统示意图，其工作流程为：在配水箱1中的待处理废水经过进水泵2进入厌氧反应器3中，废水经过厌氧反应器3处理后的水经过排水管4排除，产生的气体通过排气管5排除，经过处理的部分废水回流至配水箱1。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中保持厌氧反应器的pH为7.0～7.4的方式为加入碳酸氢钠和盐酸溶液。其他与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中厌氧反应器内的初始接种泥源的浓度为13g/L。其他与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中所述的四氧化三铁纳米颗粒的粒径为40nm～60nm。其他与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中厌氧反应器中投加的四氧化三铁纳米颗粒的质量浓度与待处理的废水的COD浓度的比为0.12:1。其他与具体实施方式一至四之一相同。用以下试验对本专利技术进行验证：试验一：本试验为一种利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法，具体是按以下步骤进行的：一、以厌氧颗粒污泥作为初始接种泥源，向厌氧反应器中加入待处理的废水，保持厌氧反应器的温度为36℃，厌氧反应器的水力停留时间为36h，并且保持厌氧反应器的pH为7.0～7.4；所述的待处理的废水为COD为1700mg/L～2100mg/L，总酚浓度为475mg/L～505mg/L的煤制气废水；厌氧反应器内的初始接种泥源的浓度为13g/L；二、向厌氧反应器中加入四氧化三铁纳米颗粒，厌氧反应器中投加的四氧化三铁纳米颗粒的质量浓度与待处理的废水的COD浓度的比为0.12:1；步骤二中所述的四氧化三铁纳米颗粒的粒径为40nm～60nm。每36h对厌氧反应器出水中的COD和总酚检测，在投加四氧化三铁纳米颗粒的情况下COD的去除率为36％～40％，总酚去除率为38％～42％，相对于空白组(不投加四氧化三铁纳米颗粒)COD去除率提高8％～15％，总酚去除率提高9％～12％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法，其特征在于利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法是按以下步骤进行的：一、以厌氧颗粒污泥作为初始接种泥源，向厌氧反应器中加入待处理的废水，保持厌氧反应器的温度为34℃～37℃，厌氧反应器的水力停留时间为36h，并且保持厌氧反应器的pH为7.0～7.4；所述的待处理的废水为COD为1700mg/L～2100mg/L，总酚浓度为475mg/L～505mg/L的煤制气废水；厌氧反应器内的初始接种泥源的浓度为12g/L～15g/L；二、向厌氧反应器中加入四氧化三铁纳米颗粒，厌氧反应器中投加的四氧化三铁纳米颗粒的质量浓度与待处理的废水的COD浓度的比为(0.03～0.35):1；步骤二中所述的四氧化三铁纳米颗粒的粒径为20nm～60nm。

【技术特征摘要】
1.一种利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法，其特征在于利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法是按以下步骤进行的：一、以厌氧颗粒污泥作为初始接种泥源，向厌氧反应器中加入待处理的废水，保持厌氧反应器的温度为34℃～37℃，厌氧反应器的水力停留时间为36h，并且保持厌氧反应器的pH为7.0～7.4；所述的待处理的废水为COD为1700mg/L～2100mg/L，总酚浓度为475mg/L～505mg/L的煤制气废水；厌氧反应器内的初始接种泥源的浓度为12g/L～15g/L；二、向厌氧反应器中加入四氧化三铁纳米颗粒，厌氧反应器中投加的四氧化三铁纳米颗粒的质量浓度与待处理的废水的COD浓度的比为(0.03～0.35):1；步骤二中所述的四氧化三铁纳米颗粒的粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文成，钟丹，朱凯，姜昆，李雪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23