[发明专利]一种用活性污泥脱除工业污水中高氯酸盐的方法

说明书

本发明提供一种用活性污泥脱除工业污水中高氯酸盐的方法，属于化学工程、生物工程和环境工程领域，该方法是将活性污泥利用改性石墨进行强化，强化后的活性污泥进行高氯酸盐污水中高氯酸盐的脱除。本发明的方法简单易行，高氯酸盐的降解速率提高了两倍；本发明的方法还可使含高氯酸盐工业污水处理成本大大降低，在生化法处理含高氯酸盐工业污水领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及化学工程、生物工程和环境工程领域，具体涉及一种利用微米改性石墨强化活性污泥脱除工业污水中高氯酸盐的方法。

背景技术

高氯酸盐（ClO₄^-）具有正四面体结构，活化能高，溶解性能好，在水中能稳定存在十几年。高氯酸盐又因其极强的氧化性被广泛应用于航空航天、军事、烟花爆竹等行业中。我国是航天大国，也是烟花生产和消费大国。因此，我国面临着更大的高氯酸盐污染隐患。含高氯酸盐物质排放到自然环境中，水中高氯酸盐通过植物的富集和动物的觅食进入食物链，进而进入人体。高氯酸盐会抑制人体甲状腺对碘离子的吸收，干扰甲状腺正常功能、代谢和发育，严重时会对骨髓和肌肉组织产生病变影响，诱发甲状腺癌，危害人类的健康。

目前，生物法去除高氯酸盐是污水处理厂最经济、常用的方法，相比于物理化学法，它不需要昂贵的催化剂、离子交换膜，不会带来二次污染。但是，降解速率缓慢依然是生物法处理污水中不容忽视的问题。微生物在自身还原酶的作用下将高氯酸盐转化为氯酸盐，进一步转化为亚氯酸盐，最终转化为氯离子。一方面是由于电子传递速率受限导致高氯酸盐还原菌降解高氯酸盐的速度慢，使得生化法降解高氯酸盐时间长；另一方面由于活性污泥中高氯酸盐还原菌所占比例较低（约20%），活性污泥脱除污水中高氯酸盐的能力低，这两方面的原因导致污水停留时间延长，运行成本相应增加。因此，如何加速生物法降解高氯酸盐成为研究热点。

在生物法去除高氯酸盐的研究中，加速降解的材料多为氧化还原介体。氧化还原介体是一种可以可逆地氧化和还原的化合物，在氧化还原过程中，它可以加速电子从电子供体到电子受体之间的电子转移。同济大学研究团队研究发现，在批次试验中添加100mg/LHA和AQDS能够促进50mg/L高氯酸盐生物还原，实验结果表明，与对照体系相比添加HA和AQDS的高氯酸盐还原率分别提高了1.9倍和2.3倍。通过添加HA和AQDS提高了电子传递速率，增加了高氯酸盐还原酶的活性。Guo等研究了在UASB反应器中Fe-HA增强颗粒污泥降解高氯酸盐的性能。Fe-HA组比空白组提前了14天。Lian等发现在MFC中刃天青可以加速高氯酸盐还原电子传递链上复合体Ⅰ至醌池之间的电子传递，实验结果表明添加9 μM 刃天青的体系降解速率比对照体系提高了1倍。但是氧化还原介体溶于水，易随水流失导致运行成本增加，也会带来二次污染，并且其制备工艺复杂，价格较为昂贵，至今无法在水处理中得到应用。除氧化还原介体外，国内外未见报道添加无机物来加速微生物还原反应，且对于实际含高氯酸盐工业污水的应用也没有报道。

根据近年有关微生物触觉的文献报道，微生物能够感知外界的固体表面并依据表面的结构特点做出不同的反应。因此，可以在此基础上设计并开发一系列的表面结构不同的改性石墨，依据微生物对不同改性的材料表面的触觉不同导致了微生物自身做出反馈的不同，而开发出增强微生物降解高氯酸盐效率的一系列改性石墨，形成一种生化法低成本快速脱除含高氯酸盐工业污水中高氯酸盐的新技术，这具有重要的实际意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种活性污泥脱除工业污水中高氯酸盐的方法，简化脱除方法，提高污水中高氯酸盐的降解速率。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种用活性污泥脱除工业污水中高氯酸盐的方法，将活性污泥利用改性石墨进行强化，强化后的活性污泥进行高氯酸盐污水中高氯酸盐的脱除。

进一步的，所述改性石墨为含有羧基、羟基、酯基、氟原子中的一种或几种的改性石墨。

进一步的，所述改性石墨为粒径在1μm-500μm的粉末状固体。