一種利用堿處理促進(jìn)污泥中雌激素壬基酚厭氧降解的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)及難降解有機(jī)污染物處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用堿處理促進(jìn)污泥中雌激素壬基酚厭氧降解的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著污水處理率的不斷提高，剩余污泥產(chǎn)生量不斷增加，剩余污泥中的有機(jī)污染物含量也在不斷增加，由于表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚的生產(chǎn)和使用，污水處理廠中壬基酚聚氧乙烯醚的含量不斷增加，且其會(huì)在污水處理過程中轉(zhuǎn)化為壬基酚，壬基酚的毒性是其母體的幾百倍，能夠模仿人體雌激素的作用，危害人體的生殖發(fā)育系統(tǒng)。由于壬基酚的疏水性及難降解特性，最終存在于剩余污泥中，將對(duì)污泥的后續(xù)土地資源化利用產(chǎn)生危害。
[0003]壬基酚主要來源于壬基酚聚氧乙烯醚的降解，壬基酚聚氧乙烯醚是合成洗滌劑主要原料，應(yīng)用非常廣泛。通常，隨著廢水的排放與處理，壬基酚聚氧乙烯醚轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的壬基酚，并大量富集到污泥中，并對(duì)后續(xù)污泥處理處置及資源化利用產(chǎn)生危害。
[0004]國內(nèi)外有關(guān)NP的研宄主要集中在環(huán)境中NP的迀移轉(zhuǎn)化、微生物降解、生物吸附、優(yōu)勢(shì)菌種的培育等方面。海水沉積物、土壤和污泥混合物中的NP的微生物降解程度與外界環(huán)境條件如氧濃度、溫度、營養(yǎng)物質(zhì)添加等密切相關(guān)，而且不同菌種對(duì)NP的降解機(jī)制與代謝途徑也有較大差異。近期NP已經(jīng)被證實(shí)能夠在硫酸鹽還原、產(chǎn)甲烷等厭氧條件下發(fā)生生物降解。壬基酚已經(jīng)被證明在好氧條件下可以被去除，但很多研宄者認(rèn)為壬基酚在厭氧條件下不能被去除或很難被去除。但近幾年，有學(xué)者研宄發(fā)現(xiàn)紅樹林中的壬基酚可以在厭氧條件下去除，并且投加氯化鈉、零價(jià)鐵、腐植酸、纖維素等可以加快紅樹林中NP的厭氧降解速率。
[0005]盡管污泥中壬基酚(NP)已經(jīng)被證明能夠在厭氧條件下發(fā)生生物降解，但仍缺乏污泥中的這些物質(zhì)壬基酚在污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸條件下的降解，且污泥厭氧發(fā)酵是污泥進(jìn)行后續(xù)資源化利用的重要途徑，堿性發(fā)酵能夠有效破壞污泥絮體以及胞外聚合物(EPS)的結(jié)構(gòu)，有利于壬基酚從污泥表面解吸附，提高其移動(dòng)性和在水相中的溶解度，從而增加微生物與污染物接觸的機(jī)會(huì)，促進(jìn)有機(jī)污染物的可生物利用性。由此可見，構(gòu)建一種污泥中壬基酚在污泥堿性發(fā)酵過程中的降解方法十分必要方法是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種利用堿處理促進(jìn)污泥中雌激素壬基酚厭氧降解的方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種利用堿處理促進(jìn)污泥中雌激素壬基酚厭氧降解的方法，具體步驟如下:
將含有雌激素壬基酚的污泥加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，控制污泥發(fā)酵PH值為8.0~11.0，機(jī)械攪拌使反應(yīng)體系物質(zhì)混合均勻，同時(shí)控制發(fā)酵溫度為10~55°C，厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行時(shí)間為7-11天，污泥中懸浮固體TSS含量為l~16g TSS/Lo
[0008]本發(fā)明中，所述pH值為8.0~10.0。
[0009]本發(fā)明中，所述發(fā)酵溫度為37 ~55°C。
[0010]本發(fā)明中，所述污泥中懸浮固體濃度TSS含量為10~16g TSS/Lo
[0011]本發(fā)明中，所述厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行時(shí)間為9天。
[0012]本發(fā)明中，其特征在于污泥中NP的含量為80~300mg/kg干污泥。
[0013]通常情況下，厭氧反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)間的增加會(huì)提高降解效果，同時(shí)也會(huì)增加運(yùn)行成本，運(yùn)行時(shí)間的減少則會(huì)降低降解效果，本發(fā)明綜合上述因素，選擇厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行時(shí)間為9天。
[0014]本發(fā)明中利用堿處理促進(jìn)污泥厭氧發(fā)酵對(duì)污泥中壬基酚的降解基本原理如下: 壬基酚在污泥厭氧消化過程中難降解的一個(gè)重要原因是水溶性很低，而親脂性較強(qiáng)，
極易吸附在污泥表面，導(dǎo)致生物可利用性差。因此，將壬基酚從污泥體系中解吸附、迀移進(jìn)入水相并提高其在水相中的溶解度是提高壬基酚生物可利用性和降解率的有效途徑。
[0015]污泥顆粒表面帶有負(fù)電荷，在堿性發(fā)酵條件下，特別是當(dāng)污泥的pH值升高時(shí)，污泥顆粒細(xì)胞表面帶有的負(fù)電荷也漸漸升高，從而產(chǎn)生高的靜電排斥作用，破壞污泥的緊密絮體結(jié)構(gòu)，從而增加了吸附在污泥表面上的壬基酚與微生物的接觸機(jī)會(huì)，促進(jìn)污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中的壬基酚的可生物利用性。
[0016]另外，堿處理可增加污泥發(fā)酵系統(tǒng)中有機(jī)底物的濃度供微生物作為初級(jí)能源物質(zhì)，有利于與壬基酚形成共代謝作用，進(jìn)一步促進(jìn)壬基酚在污泥厭氧消化系統(tǒng)的降解效率。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)以及實(shí)際運(yùn)用產(chǎn)生的效果效益包括:
1.污泥堿性發(fā)酵過程中，極大地促進(jìn)了污泥中壬基酚的降解效果；
2..污泥中壬基酚的去除，有利于后續(xù)安全的污泥資源化利用。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0019]實(shí)施例1
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中污泥濃度為10g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，將反應(yīng)器pH值調(diào)至5.0，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37°C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為28.3%。
[0020]實(shí)施例2
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中為污泥的濃度為13g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，將反應(yīng)器pH值調(diào)至5.0，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37 °C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為34.2%。
[0021]實(shí)施例3
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中為污泥的濃度為16g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，將反應(yīng)器pH值調(diào)至5.0，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37 °C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為33.4%。
[0022]實(shí)施例4
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中污泥濃度為10g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，將反應(yīng)器pH值調(diào)至6.0，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37°C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為34.1%。
[0023]實(shí)施例5
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中污泥濃度為13g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，將反應(yīng)器pH值調(diào)至76.0，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37°C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為37.4%。
[0024]實(shí)施例6
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中污泥濃度為16g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，將反應(yīng)器pH值調(diào)至6.0，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37°C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為34.7%。
[0025]實(shí)施例7
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中污泥的濃度為10g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，不調(diào)pH，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37°C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為21.3%ο
[0026]實(shí)施例8
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中污泥的濃度為13g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，不調(diào)pH，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37°C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為24.6%。
[0027]實(shí)施例9
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中污泥的濃度為16g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，不調(diào)pH，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37°C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為19.3%ο
[0028]實(shí)施例10
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中污泥濃度為10g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，將反應(yīng)器pH值調(diào)至7.0，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37°C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為20.1%。
[0029]實(shí)施例11
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中污泥濃度為13g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，將反應(yīng)器pH值調(diào)至7.0，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37°C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為29.6%。
[0030]實(shí)施例12
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中污泥濃度為16g/L，壬基酚的濃度為160mg/kg干污泥，將反應(yīng)器pH值調(diào)至7.0，密封反應(yīng)器保持厭氧，控制發(fā)酵反溫度37°C，厭氧發(fā)酵9d。通過污泥堿性發(fā)酵及微生物作用，降解污泥中壬基酚，壬基酚的降解效率為21.2%。
[0031]實(shí)施例13
將含壬基酚污泥樣品加入至容積為500mL的厭氧反應(yīng)器血清瓶中，其中污泥濃度為10g/L，壬基酚的濃度為160