[发明专利]一种氧化石墨烯强化厌氧氨氧化颗粒及其制备方法

说明书

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种氧化石墨烯强化厌氧氨氧化颗粒及其制备方法，将粉末状的氧化石墨烯与含有厌氧氨氧化菌的液体均匀混合，使厌氧氨氧化菌被氧化石墨烯粉末所吸附，形成含有厌氧氨氧化菌的氧化石墨烯微小颗粒，然后向混合溶液中加入水性聚氨酯预聚体混合，再加入聚合引发剂进行聚合反应，使其凝固成酯状水溶胶，然后再进行机械切割得到氧化石墨烯强化厌氧氨氧化颗粒，其制作工艺简单，操作简便，造价低廉，制作的包埋固定化厌氧氨氧化颗粒专一性高，稳定性好，适合工业化生产，可取的良好的经济环境效益。

技术领域:

本发明属于污水处理技术领域,涉及一种氧化石墨烯强化厌氧氨氧化颗粒及其制备方法。

背景技术:

近年来，利用厌氧氨氧化法处理含氨氮废水越来越被认为是一种行之有效的方法。在这一过程中，厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐为电子受体，将氨氮氧化为氮气。与传统的脱氮系统相比，厌氧氨氧化系统具有需氧量少，不需要外加有机碳源，产生的剩余污泥量少的优点，这些都极大的降低了运行费用。但是由于厌氧氨氧化菌的以下四个特性使在一个实际操作的反应器中维持足够数量的厌氧氨氧化污泥非常困难：一是厌氧氨氧化菌属于自养型微生物，增长速率非常缓慢；二是反应器中厌氧氨氧化菌的生物量低，这使得启动一个厌氧氨氧化反应器非常缓慢，一般需要三个月以上的时间；三是厌氧氨氧化反应器中产生大量的氮气会使微生物悬浮于反应器内，容易使生物量随着水流流失；四是当处理含氮有机废水时，有机物的存在会促进异养菌的生长，而自养型的厌氧氨氧化菌由于生长缓慢，处于竞争上的劣势，容易被淘汰。因此对于厌氧氨氧化工艺的应用，提高厌氧氨氧化菌活性及防止菌体流失是关键。

氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)是一种性能优异的新型碳材料，是石墨(Graphite)粉末经强酸氧化及剥离后的产物，研究表明GO具有较大的比表面积、良好的胶体特性、表面带有丰富的含氧官能团(如羧基、羟基、烷氧基等)及低细胞毒性，且具有较好的生物相容性，由于氧化石墨烯的这些特性，因此可以被用来提升菌体活性。例如文献“不同添加剂强化低丰度厌氧氨氧化菌群的比较”以来源于一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化序批式反应器工艺的活性污泥为对象，通过厌氧批式实验,比较Fe2⁺、氧化石墨烯、Fe³⁺投加后对厌氧氨氧化菌的脱氮效果、活性、关键功能基因数量、群落结构和功能丰度的影响，实验结果表明投加氧化石墨烯对微生物代谢功能的提升效果最佳；文献“厌氧氨氧化强化技术的研究进展”从Anammox菌的富集(包括加速颗粒化、使用生物膜、采用膜生物反应器等)、添加化学物质(二氧化锰、氧化石墨烯、铁离子、Anammox中间产物等)、施加物理场(超声波、磁场、电场等)以及生物强化和菌种流加等方面，介绍了目前国内外关于Anammox工艺强化的研究进展，分析了技术要点，解析了强化机理，最后指出未来的研究方向应集中于强化参数的优化、不同强化策略的综合作用、强化的长期作用效果以及对强化机理的深入研究等方面。

微生物包埋固定化技术通过化学或物理手段将游离厌氧氨氧化菌固定在载体上，能有效克服生物量流失的问题，但现有包埋固定化技术制作的包埋载体，如海藻酸盐包埋载体、羧甲基纤维素钠包埋载体、聚乙烯醇包埋载体等仍存在着传质性能差，影响固定化后厌氧氨氧化菌的生物活性，以及长期运行稳定性差，易破碎的问题。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，解决现有微生物包埋固定化技术的不足，设计提供一种氧化石墨烯强化厌氧氨氧化颗粒及其制备方法，用于提高厌氧氨化菌活性。

为了实现上述目的，本发明所述氧化石墨烯强化厌氧氨氧化颗粒由含有氧化石墨烯和厌氧氨氧化菌的混合物被具有孔道的聚氨酯载体包埋固定制成，其中氧化石墨烯的质量浓度为0.1％-0.5％，用于废水的生物脱氮。