[发明专利]基于移动床生物膜反应器的酚类污染物去除系统及方法

说明书

本发明提供一种基于移动床生物膜反应器的酚类污染物去除系统及方法，所述基于移动床生物膜反应器的酚类污染物去除系统包括：反应器、进水泵、曝气泵、曝气头，所述反应器上端的进水口与进水泵连通，所述反应器内设置有生物膜填料，所述反应器底部设置有生物锰氧化物，所述反应器内、生物锰氧化物上方设置有曝气头，所述曝气头通过管路与设置在反应器上方的曝气泵连通，所述生物锰氧化物上方的反应器侧壁上设置有出水口。本发明基于移动床生物膜反应器的酚类污染物去除系统能原位生成的生物锰氧化物，并实现微生物/生物锰氧化物对酚类污染物的组合催化。

技术领域

本发明涉及水处理技术，尤其涉及一种基于移动床生物膜反应器的酚类污染物去除系统及方法。

背景技术

近些年来针对工业废水中酚类污染物的报道和研究越来越广泛，如何有效去除工业废水含有的酚类污染物已成为国内外研究的热点问题。酚类污染物作为一类对人体和环境毒性较强的污染物，往往是工业生产过程产生的副产物，并同时涵盖了诸多领域，具体包括药物、个人护理产品、类固醇激素、化工原料、杀虫剂等等。而随着石油化工、炼油、塑料、制药等工业的快速发展，排放的含酚废水的种类与数量也日益增加，对人民的身体健康造成了巨大的威胁。因此，对多种混合酚类废水的处理具有重要的社会意义。酚类污染物在水体中的含量根据其来源和性质有高有低，氯酚和硝基酚类污染物在水中浓度可达到几十至上百mg/L水平，而双酚类污染物在水中浓度一般在μg/L以及ng/L水平，但因其性质稳定、难以自然降解，故可在水体环境中长期存在，同样会对人体和环境产生不可忽视的影响。酚类污染物对水体环境和人类通常具有短期、长期影响以及内分泌干扰作用，某些类别还会导致微生物抗性基因的产生等等。

目前常规的污水处理工艺难以全面而有效地去除水中的多种酚类污染物，传统生物处理方法包括活性污泥法和生物膜法，主要是通过吸附和生物降解的途径去除污染物，但由于一些酚类污染物具有生物毒性强，化学性质稳定等特点，难以直接被微生物所降解，虽然其进水浓度较低，但污染物依然可在经过处理后的废水中检出。同时，因吸附于污泥上而去除的酚类污染物会随着污泥的后续处置进入到土壤等环境介质当中，造成二次污染。因此，含有混合酚类污染物的工业废水在实际处理过程中的去除效果不甚理想，难以实现对一些酚类污染物的完全矿化。

针对上述现状，目前被广泛研究的酚类污染物高效去除方法主要有臭氧氧化、芬顿氧化等高级氧化技术，光催化技术以及膜生物反应器、固定化微生物等手段。尽管这些方法可以有效去除水中的酚类污染物，但普遍存在能耗高，运行费用不菲等缺点，通常仅适用于小规模的污水处理工艺，不能广泛应用于大规模的水处理系统中。因此，利用微生物合成得生物材料来去除酚类污染物作为一种更为环保经济的替代方法，近些年来已经引起了研究者们的广泛注意。其中生物锰氧化物被认为是自然界中几种最强的氧化剂之一，可以与多种有机物之间发生氧化还原反应。研究者们已经对酚类有机物和锰氧化物之间的反应机理和转化产物进行了深入研究(Remucal C K,Ginder-Vogel M.A critical review ofthe reactivity of manganese oxides with organic contaminants[J].EnvironmentalScience:Processes&Impacts,2014,16(6):1247.)，证明了生物锰氧化物对众多酚类污染物具有良好的催化作用。但在本领域中，生物锰氧化物的应用依然存在着一些问题，例如在反应体系中的生物锰氧化物被持续消耗从而需要不断补充。

据此，在实际应用过程中，如果能利用微生物的作用实现反应体系中生物锰氧化物的循环再生，发明一种耦合工艺，同步结合微生物和生物锰氧化物的作用实现对酚类污染物的高效去除，并以相对廉价和环境友好的方式运行，将对后续生物锰氧化物的广泛使用提供较大的帮助。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前生物锰氧化物循环再生存在的问题，提出一种基于移动床生物膜反应器的酚类污染物去除系统，该系统能原位生成的生物锰氧化物，并实现微生物/生物锰氧化物对酚类污染物的组合催化。