黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法及其应用技术

本发明专利技术属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法及其应用

【技术实现步骤摘要】
黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法及其应用


[0001]本专利技术属于污水生物处理
，具体涉及一种黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法及其应用
。

技术介绍

[0002]氮
、
磷营养素的过度排放诱发的水体富营养化是当前全球性水污染问题
。
近年来，随着大中型城市污水处理厂的大规模建设和升级改造，我国污水处理能力显著提升
。
然而，水体富营养化的问题尚未得到有效解决
。
城镇生活污水排放量逐年增加，已超过工业废水，是氮
、
磷的主要来源
。
因此城市污水处理非常关键
。
[0003]目前国内外城市污水脱氮技术均采用生物法，其在处理效率和经济性等方面具有不可替代的优势
。
现有的较新型的生物脱氮技术包括：同步硝化反硝化
、
短程硝化反硝化
、
厌氧氨氧化等，在市政废水
、
工业废水处理中都得到了应用
。
但由于氮代谢功能微生物多样，包括氨氧化菌
、
硝酸盐氧化菌
、
反硝化菌
、
厌氧氨氧化菌等，导致氮元素的生物转化难以调控，新型脱氮工艺效果易受水质波动影响，特别是反硝化过程中亚硝酸盐氮的积累，进一步产生的游离亚硝胺对菌群具有毒性，从而影响废水处理工艺的稳定性
。
因此，亟需一种能高效调控微生物氮代谢
、
减少亚硝酸盐积累的方法
。
[0004]目前使用光催化剂是其中一种节能环保
、
易于操作的反硝化调控技术
。
如
Co/C3N4‑
C
光催化剂在加入反硝化菌体系中，在光照下，可作为人工诱导剂，促使全程反硝化加速
。
然而，光催化剂等一系列光敏材料在生物脱氮领域都有一定程度的限制
。
大多数微生物都会在太阳光照射下产生氧化应激，部分光敏性微生物如厌氧氨氧化细菌在太阳光照射下，脱氮效率更会大大降低
。
在光照下，大量活性自由基产生，从而导致细胞受损
、
代谢降低，进而会影响脱氮的效率，亚硝酸盐积累
。
因此，现需要一种可持续
、
环境友好的方法破除生物光抑制效应，拓宽光催化剂等光敏材料的应用前景
。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中微生物反硝化在太阳光照射下存在生物光抑制效应，脱氮效率低，亚硝酸盐积累的缺陷，从而提供一种黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法及其应用
。
[0006]本专利技术提供一种黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法，包括以下步骤：
[0007]1)
获得反硝化的菌液；
[0008]2)
将步骤
1)
中的菌液与培养液
、
碳源
、
氮源以及光催化材料混合形成反应溶液，在光照厌氧环境下搅拌，进行反硝化反应；所述光照为采用黄光进行照射
。
[0009]可选的，反硝化反应在透明玻璃质或石英质反应器加盖密封进行，并且反应器盖具有营造缺氧
、
厌氧环境的进出口，并可实现缺氧环境营造与长期取样检测；
[0010]可选的，反应器盖选用具橡胶垫片盖；
[0011]可选的，缺氧
、
厌氧环境用惰性气体通过注射器进行曝气2‑
15
分钟
。
[0012]优选的，步骤
2)
中所述黄光的波长为
570
‑
600nm
；
[0013]和
/
或，所述光照的光强为
1.5
‑
2.5mW cm
‑2；
[0014]和
/
或，所述光照的光源为
LED
灯
。
[0015]可选的，光波长通过采用不同的
LED
灯作为光源调控；
[0016]可选的，光强通过灯带长度控制；进一步可选的，为保证光场均匀，内壁的灯带灯珠布对称分布；
[0017]可选的，将反应的反应器置于光控平台，通过锡纸对光控平台进行遮光处理以避免外界光照的干扰，在光控平台内壁设置
LED
灯带，为平台中间的反应器提供环绕型光场
。
[0018]可选的，
LED
灯带的设计：灯珠嵌于灯带上，灯珠表面无覆盖，灯珠间距
20
‑
100mm
，灯带宽度5‑
15mm
，额定电压4‑
6V
，额定功率3‑
5W/m
，最终形成空间光场光照的光强为
1.5
‑
2.5mW cm
‑2。
[0019]优选的，步骤
2)
中所述光催化材料选自石墨相氮化碳
、
石墨相氮化碳复合催化材料中的至少一种；
[0020]优选的，所述光催化材料为石墨相氮化碳
。
[0021]优选的，所述石墨相氮化碳由三聚氰胺在氮气气氛下进行焙烧
、
冷却得到；所述焙烧的温度为
500
‑
550℃
，焙烧时间为
200
‑
300min
；
[0022]可选的，所述焙烧的升温速率为
4.5
‑
5.5℃/min
；
[0023]可选的，所述冷却为自然冷却至室温
。
[0024]可选的，所述冷却步骤后还包括粉碎
。
[0025]可选的，所述焙烧次数为两次，第一次焙烧并冷却后再进行第二焙烧和冷却的步骤
。
[0026]可选的，所述第一次焙烧并冷却和
/
或所述第二焙烧和冷却后还包括粉碎的步骤
。
[0027]优选的，步骤
1)
中反硝化的菌液的获取步骤为：将活性污泥进行活化扩增
、
离心
、
重悬洗涤
、
再重悬制得
。
[0028]活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称，其来源可以是市政污水处理厂
、
工业污水处理厂，本专利技术适用于所有活性污泥，只要是常规的污水处理厂处理得到活性污泥均可达到本专利技术的效果
。
[0029]优选的，所述活化扩增的步骤中，活化温度为
25
‑
37℃、
活化转速为
80
‑
250rpm、
活化时间为
24
‑
27h
；
[0030]和
/
或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
获得反硝化的菌液；
2)
将步骤
1)
中的菌液与培养液
、
碳源
、
氮源以及光催化材料混合形成反应溶液，在光照厌氧环境下搅拌，进行反硝化反应；所述光照为采用黄光进行照射
。2.
根据权利要求1所述的黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法，其特征在于，步骤
2)
中所述黄光的波长为
570
‑
600nm
；和
/
或，所述光照的光强为
1.5
‑
2.5mW cm
‑2；和
/
或，所述光照的光源为
LED
灯
。3.
根据权利要求1或2所述的黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法，其特征在于，步骤
2)
中所述光催化材料选自石墨相氮化碳
、
石墨相氮化碳复合催化材料中的至少一种；优选的，所述光催化材料为石墨相氮化碳
。4.
根据权利要求3所述的黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法，其特征在于，所述石墨相氮化碳由三聚氰胺在氮气气氛下进行焙烧
、
冷却得到；所述焙烧的温度为
500
‑
550℃
，焙烧时间为
200
‑
300min
；可选的，所述焙烧次数为两次，第一次焙烧并冷却后再进行第二焙烧和冷却的步骤
。5.
根据权利要求1‑4任一项所述的黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法，其特征在于，步骤
1)
中反硝化的菌液的获取步骤为：将活性污泥进行活化扩增
、
离心
、
重悬洗涤
、
再重悬制得
。6.
根据权利要求5所述的黄光协同光催化材料调控微生物反硝化的方法，其特征在于，所述活化扩增的步骤中，活化温度为
25
‑
37℃、
活化转速为
80
‑
250rpm、
活化时间为
24
‑
27h
；和
/
或，所述离心步骤中离心力为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏，王晶晶，朱利军，赵生培，刘妍婧，
申请(专利权)人：清上苏州环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：