一种采用弱电能强化河流水体内污染物降解的方法技术

本发明专利技术涉及水处理领域，公开了一种采用弱电能强化河流水体中污染物降解的方法。本发明专利技术要解决目前由于直接或间接排放，导致部分河流存在多环芳烃、甲酚类等污染物的问题，基于其生物毒性强、生物降解难度大，河流底泥中微生物对其去除效果不明显，严重影响着河流水质的变化，及水资源的再生利用。因此，旨在通过采用弱电能强化河流水体中污染物的降解。方法如下：一、微生物驯化；二、实验材料和方法；三、间歇式系统的接种启动与功能微生物的驯化；四、河流水体中污染物降解。本发明专利技术可成功用于河流水体中间甲酚、喹啉、荧蒽等污染物的处理，是一种新型、快速、高效的方法。高效的方法。高效的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种采用弱电能强化河流水体内污染物降解的方法


[0001]本专利技术涉及污水处理领域，具体为一种采用弱电能强化河流水体内污染物降解的方法。

技术介绍

[0002]水资源是人类赖以生存与生活的重要自然资源，河流作为可利用水资源的重要组成部分，河流水质的变化显得十分重要。但是，近年来我国河流污染现象日益严重，自然环境中的污染成分、工业企业的废弃污染物及排放物、农业生产过程中的农药、化肥等不同类型的污染物，均可能通过不同途径、不同方式直接或者间接的进入河流，影响着河流水质的变化，进而严重影响着人们的日常生活和经济发展，治理和管理被污染的河流成为人们普遍关心的环境问题。在河流底泥的作用下，污染物排入河流后，会致使河流产生自净作用，降低污染物在河流内的浓度，提高河流水质。因此，迫切需要研究如何加强河流底泥对河流中污染物净化的方法，从而提高河流水质，降低河流内污染物的危害。
[0003]目前，我国一些主要河流、湖泊的底泥中有机化合物污染问题普遍存在。河流中的多环芳烃(PAHs)、酚类、含氮杂环类化合物是化工企业及农业生产过程中产生的主要废物，普遍存在于临近焦化厂、炼油厂、染料厂、农药厂等工业企业的河流中，是河流污染物中最常见的难降解有机物。其中，酚类化合物毒性强且稳定，间甲酚由于其化学结构的特点，其厌氧降解性能与甲基取代基紧密相关，降解性能远低于其它酚类化合物，即使在很低浓度下对生命体也有很严重的毒害作用，在《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中明确规定间甲酚最高允许排放质量浓度不超过0.5 mg/L，我国环保部门、美国EPA和欧盟均将其列为优先控制污染物。PAHs、含氮杂环类化合物是一类广泛存在的典型持久性的有机污染物，喹啉类含氮杂环化合物由于其化学机构稳定，具有高脂溶性、低水溶性、难降解性，对微生物有毒性及“三致效应”；荧蒽作为一种典型的四环杂环芳烃的高分子量PAHs的典型代表物，常被作为环境遭受 PAHs污染物的指示化合物。
[0004]由于这类型污染物的难降解性，其直接或间接的排入河流后，难以被河流底泥中的微生物利用，致使河流水体存在不同程度的污染，对生态环境和人类健康构成了严重的威胁，并且已经引起世界范围内的广泛关注。而河流底泥内微生物的多样性及功能性普遍具有针对性不强、效率低等缺点。因此，亟需研究河流水体内污染物的降解性能，建立一种新型、快速和高效的强化河流水内污染物的处理技术，对河流中污染物的去除，提高水质具有显著意义。
[0005]目前，传统生物处理法、高级氧化法、膜分离技术，络合萃取，超声波处理等方法，均适用于难降解污染物的降解，但是存在针对性不强、效率低或能耗高、会产生较多的副产物，或者非目标氧化物被氧化后与其发生反应生成许多未知或许更有毒性物质的问题。因此开发一种新型、高效的方法，强化河流中底泥对河流中的难降解污染物，比如间甲酚、喹啉、荧蒽等，降解的技术越来越迫切。
[0006]正在兴起的弱电能介入强化生物修复技术研发为河流中难降解有机物的去除供
了一条新途径。弱电能介入强化生物修复技术是指在弱电能介入条件下以微生物作为生物催化剂，通过微生物和弱电能介入的耦合作用，对河流底泥中的微生物实现代谢调控，将微生物代谢特有的可持续性和选择性与电化学的环境友好性和可控性相结合，实现包括难降解污染物去除、产甲烷等过程。因此，研究弱电强化底泥降解河流内难降解污染物降解的技术，可为改善河流水质及水资源的开发利用提供理论依据，具有现实意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的是为了解决难降解类污染物直接或间接进入河流后，对河流水质造成破坏，影响水资源的再生及开发利用，对生态环境和人类健康构成严重威胁的瓶颈问题，提供了一种采用弱电强化河流水体中污染物降解的方法。
[0008]本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种采用弱电能强化河流水体内污染物降解的方法，该方法按照以下步骤进行：一、微生物驯化选取某河道底泥，过筛、分装到厌氧瓶反应器内，每个厌氧瓶反应器内装有一定容量泥水混合物，用HCl和NaOH溶液将pH调至7
±
0.2，顶空充氮气10 min，然后将反应器放置于恒温震荡培养箱内，培养箱条件为温度35
±
1℃，转速100
±
10rpm；以目标污染物为单一碳源对厌氧瓶反应器内的降解菌进行梯度驯化，每隔3d测定厌氧瓶反应器中该污染物的残留量，当去除率达到50
±
2％时，取厌氧瓶反应器内一定量的上清液，将剩余溶液倒掉，然后将取的清液重新倒入厌氧瓶反应器，并补以相同条件的新鲜人工配水，使厌氧瓶反应器内泥水体积达到最开始时的容量，再次驯化直至目标污染物去除率为50
±
2％；如此循环，直至同一浓度的目标污染物去除率到达50
±
2％需要的降解时间不变。然后取该菌悬液的一定量上清液接种到污染物浓度更高的人工配水中，污染物浓度增加梯度10
‑
50 mg/L，保持厌氧瓶反应器中液体总体积不变，继续培养，这样每次以梯度进行逐级驯化到能降解设计最高浓度时，驯化完成；培养结束后，将厌氧瓶反应器内驯化好的降解菌与人工配水以1:10的体积比加入单室反应器；二、实验材料和方法（2）有机污染物的监测方法：有机污染物检测高效液相色谱进行定性定量分析，总有机碳分析仪（TOC
‑
V CPH，岛津公司）来测定体系反应器内降解过程总有机碳的变化；（3）组装并连接数据记录仪：数据记录仪用于实时记录系统的电流数据变化情况；（4）对碳刷电极、碳布电极预处理；（5）间歇式系统构建：采用单室反应器，阳极为碳刷，阴极为碳布，反应器为玻璃材质，整个装置为密封厌氧环境；三、间歇式系统的接种启动与功能微生物的驯化：室温启动单室反应器，单室反应器外接电压0.8~1.5V，同时接入10 Ω电阻以测定反应器电流；将厌氧瓶反应器内驯化好的降解菌与人工配水以1:10的体积比加入单室反应器进行启动；单室反应器入目标污染物选择驯化功能微生物，开始7d为一个周期（每个周期结束都需要补充污染物，7d为一个周期），等待电流周期性变化稳定且产电峰值稳定时即完成单室反应器的接种启动和功能微生物的驯化；四、河流水体中污染物降解：以目标污染物（间甲酚、喹啉、荧蒽、多环芳烃、焦化废
水等）为单一碳源进行驯化降解，利用高效液相色谱测定污染物的含量，分析降解效率。
[0009]弱电能介入强化生物修复技术是通过微生物和弱电能的耦合作用，有效地去除难降解的物质，还可以从有机废水中回收能源气体（H2、CH4），实现有机废物的回收再利用，具有绿色环保成本低，对环境无二次污染的优势，具有一定的研究价值和应用潜力。
[0010]本专利技术的有益成果：本专利技术采用间歇式系统降解河流水体内污染物，通过多频次的接种剩余污泥，驯化功能微生物，最终得到很好的降解效果。
附图说明
[0011]图1是弱电能介导的厌氧体系内污染物的降解过程。其中左图为实施例1，右图为实施例2。
具体实施方式
[0012]下面对本专利技术的具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用弱电能强化河流水体内污染物降解的方法，其特征在于该方法按照以下步骤进行：一、微生物驯化选取某河道底泥，过筛、分装到厌氧瓶反应器内，每个厌氧瓶反应器内装有一定容量泥水混合物，用HCl和NaOH溶液将pH调至7
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0.2，顶空充氮气10 min，然后将反应器放置于恒温震荡培养箱内，培养箱条件为温度35
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1℃，转速100
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10rpm；以目标污染物为单一碳源对厌氧瓶反应器内的降解菌进行梯度驯化，每隔3d测定厌氧瓶反应器中该污染物的残留量，当去除率达到50
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2％时，取厌氧瓶反应器内的上清液，将剩余溶液倒掉，然后将上清液重新倒入厌氧瓶反应器，并补以相同条件的新鲜人工配水，使厌氧瓶反应器内泥水体积达到最开始时的容量，再次驯化直至目标污染物去除率为50
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2％；如此循环，直至同一浓度的目标污染物去除率到达50
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2％需要的降解时间不变，然后取该菌悬液的上清液接种到污染物浓度更高的人工配水中，污染物浓度增加梯度10
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50 mg/L，保持厌氧瓶反应器中液体总体积不变，继续培养，这样每次以梯度进行逐级驯化到能降解设计最高浓度时，驯化完成；培养结束后，将厌氧瓶反应器内驯化好的降解菌与人工配水以1:10的体积比加入单室反应器；二、实验材料和方法（2）有机污染物的监测方法：有机污染物检测高效液相色谱进行定性定量分析，总有机碳分析仪来测定体系反应器内降解过程总有机碳的变化；（3）组装并连接数据记录仪：数据记录仪用于实时记录系统的电流数据变化情况；（4）对碳刷电极、碳布电极进行预处理；（5）间歇式系统构建：采用单室反应器，阳极为碳刷，阴极为碳布，反应器为玻璃材质，整个装置为密封厌氧环境；三、间歇式系统的接种启动与功能微生物的驯化：室温启动单室反应器，单室反应器外接电压0.8~1.5V，同时接入10 Ω电阻以测定反应器电流；将厌氧瓶反应器内驯化好的降解菌与人工配水以1:10的体积比加入单室反应器进行启动；单室反应器加入目标污染物进行选择驯化功能微生物，开始7d为一个周期，等待电流周期性变化稳定且产电峰值稳定时，即完成单室反应器的接种启动和功能微生物的驯化；四、河流水体中污染物降解：以目标污染物为单一碳源进行驯化降解，利用高效液相色谱测定污染物的含量，分析降解效率。2.根据权利要求1所述一种采用弱电能强化河流水体中污染物降解的方法，其特征在于步骤二中对碳刷电极、碳布电极预处理具体如下：碳刷先用去离子水洗去表面杂质，然后在丙酮中浸泡24h，之后放入马弗炉中，于400
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周爱娟，高艳娟，司鹏飞，岳秀萍，李登飞，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：