本发明专利技术涉及一种基于磁性纳米材料强化活性污泥对城市生活污水处理的方法。该方法步骤为：将磁性氧化铁纳米材料加入到处理城市生活污水的活性污泥系统中，磁性氧化铁纳米材料加入量为0.05-1.0g/(L·周)，在室温及水力停留时间为4-12小时的条件下充分曝气混合完全，使反应器中的活性污泥与污染物充分反应；实验结果表明污水中加入磁性纳米材料颗粒，可有效增加污染物的处理效率，同时活性污泥微生物活性得到明显提高。本发明专利技术所述的方法工艺简单，反应条件温和，常温常压下即可进行；对环境安全无害，并且便于工程应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用磁性纳米材料强化活性污泥对城市生活污水处理的方法，属于环境化学和废水治理
技术介绍
活性污泥法(Activated Sludge, AS)是一种污水的好氧生物处理法，由英国的克拉克(Clark)和盖奇(Gage)于1912年发 明，是指利用人工驯化培养的微生物群体，在人工强化的环境中呈悬浮状态生长，分解并氧化污水中可生物降解的有机物质，从而使污水得到净化的方法。如今，活性污泥法及其衍生改良工艺是处理城市污水最广泛使用的方法。它能从污水中去除溶解性的和胶体状态的可生化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，同时也能去除一部分磷和氮。在城市生活污水的二级生物处理多采用活性污泥法，它是当前世界各国应用最广的一种二级生物处理工艺。CN101835713A(200880113835. O)提供了活性污泥废水处理方法。所公开的方法包括接受废水流，进入无盖的活性污泥池内的混合液；将高纯度氧气导入活性污泥池内的混合液，以在活性污泥池中产生平衡氧条件(即溶解氧水平为约5mg-15mg);使活性污泥池内的一部分混合液通过澄清池，以分离活性污泥，并产生流出液流和活性污泥流；使一部分活性污泥流再循环至活性污泥池，以产生混合液，该混合液的固体负荷约为3000mg-10000mg悬浮固体/升混合液，固体停留时间约为7天-40天。但是，随着活性污泥污水处理技术在实际工程中的大量应用，人们发现AS法污水处理工艺存在一些不足，如传统的活性污泥法往往基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象，工艺设备不能满足高效低耗的要求；剩余污泥需要无害化处理，增加了投资。随着污水排放标准的不断严格，对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高，传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主，难以达标，并且该工艺不适于水质变化大的水质。而更换工艺以及改扩建费用较高，短时间内难以实现，因此，对现有活性污泥工艺进行改良与强化，从而适应越来越高的环保要求，具有重要的应用价值。磁性氧化铁纳米材料(Magnetic Nanoparticles,MN)是目前被广泛应用的一种磁性纳米材料。由于MN具有独特的超顺磁的性质，在生物医学，生物技术，环境应用材料等多方面受到了很大的关注。比如，MN对癌症靶细胞的捕获以及细胞运输方面起到了很好的媒介作用。在环境污染治理方面，磁性纳米材料往往被用作一种性能优良的吸附剂。采用磁性纳米材料处理Cr(VI) ,Ni (II) ,As (III)等重金属和染料废水，均得到了较好的效果。磁性纳米材料的特点，为其与活性污泥微生物之间的相互作用提供了理论依据和可能性。磁性纳米材料的比表面积效应，使得其在与活性污泥共存时可以改善活性污泥的絮凝性能；磁性纳米材料具有的生物相容性能，让其变得环境友好，可以使其与活性污泥共存而不致产生生物毒性；表面功能基团使得磁性纳米材料亲水，在与好氧污泥共存时，可以起到基体作用，并可能与活性污泥的基团发生作用。CN101234806 (200810020645. 6)公开了一种改性磁性材料处理餐饮废水的方法，先选用天然磁铁矿为原料，经过提纯加工成粉后过200目筛，水析法筛选出其中粒径小于30 μ m部分，投入温度在15 45°C的原水中调节pH = 4. 5 5 ;再放入空气浴恒温振荡器内振荡，振荡吸附时间为5 20min，振速为50 180rpm，让磁性材料充分吸附化学需氧量COD和油脂；将块状永磁铁分离出表面带有吸附物的磁性材料，最后将磁性材料放入pH >7. 5的NaOH溶液中浸泡，脱离其表面的吸附物，再生磁性材料。本专利技术采用天然磁铁矿研磨粉末代替Fe3O4，进一步降低成本来处理餐饮废水中的油与COD，COD和油的去处率分别达76%和78%以上，出水水质达标。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供。本专利技术还提供一种用于强化活性污泥生物处理的磁性纳米材料。采用本专利技术的方法通过纳米材料来促进污泥微生物的活性，促进微生物生长，可以提高活性污泥法的处理效能，环境友好易于工程应用。 术语说明化学需氧量(COD)是指在一定严格的条件下，水中的还原性物质在外加的强氧化剂的作用下，被氧化分解时所消耗氧化剂的数量，以氧的mg/L表示。COD去除率是经处理前后COD的一个比值，计算公式是(处理前COD-处理后的C0D) / 处理前的 C0D* 100%。本专利技术的技术方案如下，包括使用现有的序批式反应器(Sequencing Batch Reactor, SBR)按现有技术进行活性污泥处理,其特征在于，在所述反应器中加入磁性氧化铁纳米材料(Magnetic Nanoparticles, MN)和活性污泥相结合协同处理城市生活污水；反应器中加入磁性氧化铁纳米材料为O. 05 I. Og/(L ·周)；用空气压缩机进行曝气，维持在O. 1-0. 5m3/h，室温下水力停留时间(HRT)为4 12小时。现有的序批式反应器(Sequencing Batch Reactor, SBR)运行活性污泥处理系统，SBR反应器由内管与外管组合构成，空气由气泵通过反应器底部中央安装的微孔曝气头进入反应器，形成的气流推动反应器内液体和污泥在内管中向上运动，然后在内外管壁之间向下运动，到反应器底部后再次被气流牵引向上运动，混合液可在内外管壁间循环流动并混合均匀；通过蠕动泵在反应器底部进水，由电磁阀控制排水口的通断，体积交换率为50% ;SBR反应器的进水、曝气、沉降和排水时间均由双时间继电器自动控制，进水为城市生活污水。同步运行对照序批式反应器Rl，反应器R2中加入磁性氧化铁纳米材料强化活性污泥处理，结果显示反应器R2处理的城市生活污水比反应器Rl的处理结果显著提高，将在实施例中进行详细说明。本专利技术强化活性污泥生物处理能力的磁性纳米材料为磁性氧化铁纳米材料(Magnetic Nanoparticles, MN)。可以是现有技术的任一种。优选提供如下方法制备的磁性氧化铁纳米材料。一种强化活性污泥生物处理能力的磁性氧化铁纳米材料，该材料的颗粒粒径在80 400nm、比表面积为10 30m2/g ;通过如下步骤制得将三氯化铁、柠檬酸三钠和醋酸钠溶于乙二醇中，FeCl3和柠檬酸三钠摩尔比I :O. 05 O. 2，醋酸钠与柠檬酸三钠的摩尔比为I :0. 04 O. 1，搅拌20 40分钟，得到含铁混合物；将含铁混合物于180 300°C温度下，反应6 15小时后自然冷却至室温；将反应产物用乙醇或去离子水冲洗后，烘干并筛分即得。一种强化活性污泥生物处理能力的磁性氧化铁纳米材料的制备方法，包括如下步骤A、将摩尔比为I :0. 05 O. 2的三氯化铁和柠檬酸三钠溶于乙二醇中，加入醋酸钠搅拌20 40分钟得到含铁混合物；醋酸钠与柠檬酸三钠的摩尔比为I :0. 04 O. 1，柠檬酸三钠与乙二醇的质量体积比为O. 01 O. 02g/ml ；B、将含铁混合物于180 300°C温度下反应6 15小时后自然冷却至室温得到反 应产物；C、将反应产物用乙醇或去离子水冲洗后，烘干并筛分得到80 400nm粒径的颗粒，即得磁性氧化铁纳米材料。根据本专利技术优选的，磁性氧化铁纳米材料的制备方法中三氯化铁和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于磁性纳米材料强化活性污泥对城市生活污水处理的方法，包括使用现有的序批式反应器(Sequencing？Batch？Reactor,SBR)按现有技术进行活性污泥处理，其特征在于，在所述反应器中加入磁性氧化铁纳米材料（Magnetic？Nanoparticles，MN）和活性污泥相结合协同处理城市生活污水；反应器中加入磁性氧化铁纳米材料为0.05～1.0g/(L·周)；用空气压缩机进行曝气，维持在0.1m3/h，室温下水力停留时间（HRT）为4～12小时。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：倪寿清，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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