[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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（200880113835.0）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30μm部分，投入温度在15～45℃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。本发明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。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供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。本发明还提供一种用于强化活性污泥生物处理的磁性纳米材料。采用本发明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COD）/处理前的COD*100%。

本发明的技术方案如下：