铁改性活性炭促进厌氧氨氧化系统启动的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种铁改性活性炭促进厌氧氨氧化系统启动的方法，主要是通过向混合污泥中添加铁改性活性炭，促进厌氧氨氧化系统启动；铁改性活性炭一方面为微生物提供附着生长位点，另一方面可为微生物生长提供铁元素，本发明专利技术技术方案涉及的厌氧氨氧化系统启动时间较空白组和普通活性炭组分别缩短了25天和11天。空白组和普通活性炭组分别缩短了25天和11天。空白组和普通活性炭组分别缩短了25天和11天。

【技术实现步骤摘要】
铁改性活性炭促进厌氧氨氧化系统启动的方法


[0001]本专利技术属于废水处理的
，具体的涉及一种铁改性活性炭促进厌氧氨氧化系统启动的方法。

技术介绍

[0002]厌氧氨氧化过程脱氮较传统硝化—反硝化脱氮方式具有明显优势，它无需有机碳源，彻底改变传统的反硝化脱氮途径。同时，厌氧氨氧化过程无需曝气，降低曝气能耗约40％～60％，此外厌氧氨氧化剩余污泥产量极低，从而节省大量的污泥处置费用。能量消耗减少意味着二氧化碳排放的降低，因此厌氧氨氧化技术还具有明显的低碳效果。
[0003]由于厌氧氨氧化细菌是化能自养菌，生物生长速度慢、倍增时间较长，因此如想获得足够生物量往往需要经历较长周期。据现有研究表明，正常状态下，厌氧氨氧化菌的生物倍增时间为10～12天。如果能够缩短生物倍增时间，就可以快速启动厌氧氨氧化工艺，降低启动运行费用。
[0004]中国专利文献CN104190360A(申请号：201410463635.5)公开了一种氧化
‑
负载铁改性活性炭水处理吸附剂及其制备方法，该专利技术涉及的吸附剂是经过300
‑
350℃条件下煅烧制得的，目的用于提高对金属离子的吸附能力，实现了对水中多种金属离子的去除；该专利技术并未涉及本专利技术所要解决的缩短厌氧氨氧化系统启动时间的技术问题，本专利技术以铁改性活性炭材料作为生物载体和微量元素提供体以促进厌氧氨氧化系统快速启动。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种铁改性活性炭促进厌氧氨氧化系统启动的方法。
[0006]本专利技术的目的在于提供一种快速启动厌氧氨氧化系统的方法。通过制备一种铁改性活性炭(FeGAC)材料并以此作为生物载体和微量元素提供体以促进厌氧氨氧化系统快速启动，铁改性活性炭的加入能够缩短厌氧氨氧化系统的启动时间，加快厌氧氨氧化菌属的增殖速度。
[0007]本专利技术的技术方案为：
[0008]铁改性活性炭在污水处理中加快启动厌氧氨氧化系统中的应用。
[0009]根据本专利技术优选的，上述应用中，铁改性活性炭在厌氧氨氧化系统中促进厌氧氨氧化菌属增殖的应用。
[0010]一种厌氧氨氧化系统的启动方法，包括如下步骤：
[0011]在厌氧污泥反应器的培养液中加入接种污泥与铁改性活性炭，通过控制运行条件，驯化、培养厌氧氨氧化污泥。
[0012]根据本专利技术优选的，所述方法中，厌氧污泥反应器为上流式厌氧污泥床(UASB)反应器。
[0013]根据本专利技术优选的，所述方法中，接种污泥为混合污泥，包含80％城市污水厂活性
污泥及20％厌氧氨氧化颗粒污泥。
[0014]根据本专利技术优选的，所述方法中，接种污泥投加量与培养液体积比为3:7。
[0015]根据本专利技术优选的，所述方法中，铁改性活性炭投加量与培养液按质量体积比为1:100(g/mL)。
[0016]根据本专利技术优选的，所述厌氧氨氧化系统培养方式采用连续培养方式，培养周期为100～120天，进水以NH
4+
‑
N和NO2‑
‑
N为底物，另外进水基质中添加微生物生长所需的微量元素；整个培养过程遮光处理，反应器温度控制在33～37℃，水力停留时间为12～24小时。
[0017]上述铁改性活性炭的制备方法，包括如下步骤：
[0018](1)将活性炭过筛20～40目后，取过筛的活性炭备用；
[0019](2)将步骤(1)中处理的活性炭用去离子水浸泡，然后用去离子水反复冲洗，以去除活性炭残留杂质，将冲洗后的活性炭干燥备用；
[0020](3)取步骤(2)中干燥的活性炭与铁离子溶液按质量体积比计为1：(1
‑
2)(g/mL)的比例混合，制得混合溶液，将混合溶液利用超声波振动浸渍处理，然后调节pH值为10
‑
12；
[0021](4)将步骤(3)处理后的混合溶液放置于室温下，搅拌10
‑
30h，然后固液分离，留取固体物，将固体物用去离子水冲洗至pH值中性后，然后干燥得到铁改性活性炭。
[0022]根据本专利技术优选的，步骤(2)中活性炭用去离子水浸泡20
‑
30h，然后用去离子水反复冲洗至洗涤后的水透明清澈，将冲洗后的活性炭在100
‑
120℃烘干，然后冷却备用。
[0023]根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述铁离子溶液中含有0.01
‑
0.03mol/L Fe
2+
和0.01
‑
0.03mol/L Fe
3+
；进一步优选的，所述铁离子溶液中含有0.01mol/L FeSO4·
7H2O和0.02mol/L FeCl3·
6H2O。
[0024]根据本专利技术优选的，步骤(3)中活性炭与铁离子溶液按质量体积比计为3：5(g/mL)的比例混合。
[0025]根据本专利技术优选的，步骤(3)中混合溶液利用40kHz超声器振动浸渍处理1
‑
2h。
[0026]根据本专利技术优选的，步骤(3)中浸渍处理，然后用NaOH溶液调节pH至12。
[0027]根据本专利技术优选的，步骤(4)中以转速100rpm恒温搅拌10
‑
30h，然后将固体物用去离子水冲洗至pH值中性条件后，80℃真空干燥12h得到铁改性活性炭。
[0028]本专利技术的有益效果
[0029]1、本专利技术所述加快启动厌氧氨氧化系统的方法是通过向混合污泥中添加铁改性活性炭，铁改性活性炭一方面为微生物提供附着生长位点，另一方面可为微生物生长提供铁元素，在厌氧氨氧化系统驯化过程中促进了厌氧氨氧化菌的增殖并减少了污泥流失，更重要的是缩短了厌氧氨氧化系统的启动时间，启动时间较空白组和普通活性炭组分别缩短了25天和11天。
[0030]2、本专利技术涉及的技术方案，厌氧氨氧化菌的功能基因数量增长迅速，使得脱氮效率较空白组和活性炭组分别提高了2.68％和1.23％。
[0031]3、本专利技术的技术方案所涉及的材料制备方法简便，一次性投加，系统运行方式简单，是一种方便、实用、高效的厌氧氨氧化系统启动方法。
附图说明
[0032]图1为厌氧反应器示意图。
[0033]图中：1、进水管，2、蠕动泵，3、恒温水浴箱，4、加热装置，5、出水管，6、水封瓶。
[0034]图2为普通活性炭与铁改性活性炭X射线衍射图谱。
[0035]图3为铁改性活性炭元素分析图谱。
[0036]图4为铁改性活性炭X射线光电子能谱。
[0037]图5为氨氮变化曲线图。
[0038]图6为亚硝酸盐氮变化曲线图。
[0039]图7为硝酸盐氮变化曲线图。
[0040]图8为厌氧氨氧化细菌功能基因拷贝数变化图。
[0041]图9为微生物接触后回收普通活性炭扫描电镜图；
[0042]图中：椭圆形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.铁改性活性炭在污水处理中加快启动厌氧氨氧化系统中的应用。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，铁改性活性炭在厌氧氨氧化系统中促进厌氧氨氧化菌属增殖的应用。3.权利要求1中所述铁改性活性炭的制备方法，包括如下步骤：(1)将活性炭过筛20～40目后，取过筛的活性炭备用；(2)将步骤(1)中处理的活性炭用去离子水浸泡，然后用去离子水反复冲洗，以去除活性炭残留杂质，将冲洗后的活性炭干燥备用；(3)取步骤(2)中干燥的活性炭与铁离子溶液按质量体积比计为1：(1
‑
2)(g/mL)的比例混合，制得混合溶液，将混合溶液利用超声波振动浸渍处理，然后调节pH值为10
‑
12；(4)将步骤(3)处理后的混合溶液放置于室温下，搅拌10
‑
30h，然后固液分离，留取固体物，将固体物用去离子水冲洗至pH值中性后，然后干燥得到铁改性活性炭。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中活性炭用去离子水浸泡20
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30h，然后用去离子水反复冲洗至洗涤后的水透明清澈，将冲洗后的活性炭在100
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120℃烘干，然后冷却备用。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述铁离子溶液中含有0.01
‑
0.03mol/L Fe
2+
和0.01
‑
0.03mol/L Fe
3+
；进一步优选的，所述铁离子溶液中含有0.01mol/L FeSO4·
7H2O和0.02mol/L FeCl3·
6H2O；优选的，步骤(3)中活...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛嵘，逯广颂，马云倩，臧立华，孙艳，张宝永，孙浩，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：