污染物降解方法与流程

本发明涉及环境污染治理的技术领域，尤其是涉及一种污染物降解方法。

背景技术：

随着石油化工、农药、医药、塑料、合成纤维、焦化等工业的迅速发展，我国芳烃类工业废水总量增速明显，研发高效率、节能、环境友好型废水处理方法，将废水中芳烃类物质完全矿化，具有重大意义。

在现有技术中，有一种利用tio2和紫外光联合降解土壤中多环芳烃化合物的方法，其将多环芳烃污染土壤与tio2混合，置于紫外光下光照降解10天，平均降解率达到95％左右，有较强的多环芳烃降解效益，但该方法费时、耗能，同时需要大面积光照，增加降解工艺难度。

在现有技术中，还有一种多相光催化结合膜生物反应器处理高浓度有机废水的装置和方法，该装置包括过滤器、一级光催化剂反应器，二级光催化剂反应器，酸化水解池，膜生物反应器，其利用紫外光及催化剂催化降解高浓度有机废水，具有广谱性，但从整体上看，装置结构复杂，降解效果有限。

如何简单高效的对污染物进行降解，是现阶段本领域人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种污染物降解方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明提供的污染物降解方法，其具体为：控制污水温度范围为28-35℃，控制污水的ph范围控制为5-8，之后利用固定化酵母菌和固定化ct纳米催化剂进行联合降解。

进一步的，所述固定化酵母菌的制备方法为：

富集培养酵母菌经离心收集菌体，取活菌体与海藻酸钠溶液混匀后，均匀滴入氯化钙溶液中；之后进行过滤，然后使用无菌去离子水冲洗后，再次与氯化钙溶液混合，交联钙化后过滤，最后使用无菌蒸馏水冲洗。

进一步的，多孔空心海绵内置所述固定化酵母菌组成填料，用于对污染物进行降解。

进一步的，多孔空心海绵外直径为8-10厘米，内直径为4-6厘米。

进一步的，所述海藻酸钠的浓度为4％。

进一步的，固定化ct纳米催化剂的制备方法为：

先将ct纳米材料与无机硅液体均匀混合，超声分散后，均匀固定，在进行热处理干燥。

进一步的，热处理的温度为200-250℃。

进一步的，ct纳米催化剂为稀土掺杂mno、tio2、zno和sio2复合组成；

其中，mno、tio2、zno和sio2的摩尔比为：

mno：tio2：zno：sio2＝1-5：1-15：1-3：1-15。

进一步的，所述稀土的掺杂量为0.1-2wt％。

进一步的，所述稀土的成分为镧la和铈ce，且la：ce＝1:2-5。

本发明提供的污染物降解方法，将污染物控制到合适的温度和ph范围后，采用固定化酵母菌处理，有较高的多环芳烃降解效率和处理负荷，并可循环利用；采用固定化ct纳米催化剂，不需要后续过滤处理，不需要紫外激发，可在无光条件下发挥降解作用，适合降解废水中低浓度芳烃类污染物。本发明提供的污染物降解方法，是一类高效节能型、环境友好型多环芳烃类工业废水处理方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的污染物降解方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的污染物降解装置的主视图；

图3为本发明实施例提供的污染物降解装置的搅拌器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的污染物降解装置的进料装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的污染物降解装置的第一反应器的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的污染物降解装置的第二反应器的结构示意图。

附图标记：

1：存储箱体；2：加料口；2-1：进料斗；2-2：二位三通阀；2-3：流量控制阀；3：搅拌器；3-1：电机；3-2：转动轴；3-3：搅拌棒；4：ph传感器；5：温度传感器；6：第一处理单元；6-1：第一反应器；6-2：固定化酵母菌填料；7：第二处理单元；7-1：固定化ct纳米催化剂填料；7-2：第二反应器；8：吸附装置；9：恒温加热棒。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图1所示，本发明提供了一种污染物降解方法，其具体为：控制污水温度范围为28-35℃，控制污水的ph范围控制为5-8，之后利用固定化酵母菌和固定化ct纳米催化剂进行联合降解。

在本实施例中，实现本对污染物进行联合降解的方法，是通过附图2-6所示的污染物降解装置来实现的。

本实施例中的污染物降解装置包括调节池、第一处理单元6、第二处理单元7；调节池通过第一处理单元6与第二处理单元7连接；调节池包括存储箱体1、恒温加热棒9、温度传感器5、ph传感器4、搅拌器3；存储箱体1上设置有加料口2，恒温加热棒9设置在存储箱体1内；存储箱体1上固定设置有温度传感器5，用于监测存储箱体1内的水温；存储箱体1上固定设置有ph传感器4，用于监测存储箱体1内污水的ph值；存储箱体1上设置有搅拌器3，用于对存储箱体1内的污水进行搅拌；第一处理单元6包括第一反应器6-1；第一反应器6-1内设置有固定化酵母菌填料6-2；第二处理单元7包括第二反应器7-2；第二反应器7-2内设置有固定化ct纳米催化剂填料7-1。

在本实施例中，固定化酵母菌需在最适温度下生长及分解芳烃类污染物，在存储箱体1内设置恒温加热棒9，且将恒温加热棒9的加热温度设置为28-35℃，同时，在存储箱体1内设置温度传感器5，可实时记录污水温度，一旦异常，自动报警，同时开启或切断加热棒电源开关。

在本实施例中，能降解芳烃类污染物的固定化酵母菌最适生长ph为5-8之间，在存储箱体1内设置ph传感器4，通过在投料口注入酸或碱来进行控制污水ph范围，确保固定化酵母菌处理污水中芳烃类污染物效率。

在本实施例中，将存储箱体1内的温度和酸碱度控制好之后，注入污水，其通过存储箱体1进入到第一处理单元6，与设置在第一反应器6-1内的固定化酵母菌反应，进行初步降解后，进入到第二处理单元7，与设置在第二反应器7-2内的固定化ct纳米催化剂进行反应，从而将污水进行有效的降解。

在存储箱体1内设置有搅拌器3，通过搅拌器3的搅拌，能够使得存储箱体1内各处的污水的温度和ph相同，不存在死角的问题。

搅拌器3包括驱动装置，通过驱动装置能够给搅拌器3搅拌的动力。在本实施例中，电力驱动装置为电机3-1。

在本实施例中，搅拌器3的电机3-1上设置有转动轴3-2，转动轴3-2与电机3-1的电机3-1轴同轴固定设置，通过电机3-1轴的转动，能够带动转动轴3-2进行转动。

在本实施例中，转动轴3-2上设置有搅拌棒3-3，搅拌棒3-3与转动轴3-2垂直设置，能够在转动轴3-2的转动下，带动搅拌棒3-3绕转动轴3-2转动，实现对周围污水的搅拌。

在本实施例中，搅拌棒3-3为多个，其沿转动轴3-2的外壁螺旋状设置。

需要指出的是，搅拌棒3-3的设置方式可以是如本实施例的设置方式，其也不仅仅局限于这样的设置方式，其还可以是其他的设置方式，如还可以是成排设置，也可以是成对设置，也就是说，其只要能够通过搅拌棒3-3绕转动轴3-2的转动来实现对存储箱体1内的污水的搅拌即可。

还需要指出的是，在本实施例中，搅拌是通过搅拌棒3-3进行的，但其不仅仅局限于搅拌棒3-3，其还可以是其他结构，如还可以是扇叶结构等，也就是说，其只要能够对存储箱体1内的污水的搅拌即可。

在本实施例中，搅拌器3的转速为150-500r/min。通过搅拌器3的持续低速运转，保证在任何时间，立方体存储箱体1中污水温度、ph均质化，不留死角，不存差异。

在本实施例中，在加料口2上设置有进料斗2-1，通过进料斗2-1能够保证不会出现酸碱外溅，保证了环境的安全性。

在进料斗2-1与加料口2之间设置流量控制阀2-3，通过流量控制阀2-3来控制加入酸碱的速度和总量，以保证存储箱体1内污水的ph合适。

在本实施例中，将进料斗2-1设置为两个，分别在其中设置酸和碱的溶液，通过二位三通阀2-2与流量控制阀2-3连接。

当需要向存储箱体1内注入酸溶液时，打开流量控制阀2-3，同时接通设置酸溶液的进料斗2-1即可；当需要向存储箱体1内注入碱溶液时，打开流量控制阀2-3，同时接通设置碱溶液的进料斗2-1即可。

在本实施例中，污染物降解装置还包括控制器；控制器分别与恒温加热棒9、ph传感器4、温度传感器5、流量控制阀2-3和二位三通阀2-2信号连接。

在本实施例中，通过控制器的控制，能够在存储箱体1内污水的温度不合适时，控制恒温加热棒9对污水的温度进行调节；在存储箱体1内污水的ph不合适时，控制流量控制阀2-3和二位三通阀2-2，实现对污水ph的调节。

这样的设置，使得整个过程不需要人工操作，提高了操作的安全性，也同时提高了工作效率，避免了人为操作的失误。

在本实施例中，存储箱体1的边长8-10米，第一反应器6-1和第二反应器7-2均设置为圆柱状，且第一反应器6-1和第二反应器7-2的有效直径均为5-6米。

在本实施例中，存储箱体1、第一反应器6-1、第二反应器7-2均采用不锈钢材质制成，钢材厚度为2-3毫米。这样的设置，可以有效的防腐，抗内压，并具备一定的承重性能。

在本实施例中，在第一反应器6-1和第二反应器7-2的顶部，均安装了吸附装置8。通过吸附装置8，可吸附处理含有甲苯、二甲苯、苯类、酚类、酯类、醛类等有机气体及恶臭味气体等。

在本实施例中，吸附装置8为活性炭吸附装置8。

优选的实施方式为，固定化酵母菌的制备方法为：

富集培养酵母菌经离心收集菌体，取活菌体与海藻酸钠溶液混匀后，均匀滴入氯化钙溶液中；之后进行过滤，然后使用无菌去离子水冲洗后，再次与氯化钙溶液混合，交联钙化后过滤，最后使用无菌蒸馏水冲洗。

在本实施例中，酵母菌的菌体浓度为1×10⁷-10⁹cfu/ml，与海藻酸钠容易混合的温度为常温，在混合后均匀滴入到4-5％的氯化钙溶液中，经过过滤和无菌去离子水冲洗后，再次与氯化钙溶液混合，交联钙化2小时，过滤，最后使用无菌蒸馏水冲洗即可得到固定化酵母菌。

优选的实施方式为，多孔空心海绵内置固定化酵母菌组成填料，用于对污染物进行降解。

多孔空心海绵外直径为8-10厘米，内直径为4-6厘米。

固定化酵母菌填料6-2由若干空心海绵内置固定化酵母菌颗粒组成，空心海绵为球形，内直径4-6厘米，外直径8-10厘米；固定化酵母菌颗粒为球形，直径1-2毫米。

在海绵球内空心填满固定化酵母菌颗粒，确保不破损、不挤压的前提下，将固定化酵母菌牢牢锁在海绵空心位置，固定化酵母菌颗粒与污染物充分接触，产生持续降解反应。

优选的实施方式为，海藻酸钠的浓度为4％。

优选的实施方式为，固定化ct纳米催化剂的制备方法为：

先将ct纳米材料与无机硅液体均匀混合，超声分散后，均匀固定，在进行热处理干燥。

先将ct纳米材料与无机硅液体均匀混合，超声分散30min后均匀涂刷至第二反应器内部玻璃板表面，200-250℃热处理干燥30min即得固定化ct纳米催化剂填料。

将ct纳米催化剂等多种材料混合制备溶胶，均匀涂膜在玻璃板载体上，干燥焙烧，制备均一稳定、不易脱落的固定化ct纳米催化剂涂膜玻璃板。在第二处理单元7内，放置若干块5厘米平行间隔的中柱相连涂膜玻璃板，对废水中芳烃类污染物产生降解作用。

优选的实施方式为，ct纳米催化剂为稀土掺杂mno、tio2、zno和sio2复合组成；

其中，mno、tio2、zno和sio2的摩尔比为：

mno：tio2：zno：sio2＝1-5：1-15：1-3：1-15。

稀土的掺杂量为0.1-2wt％。

稀土的成分为镧la和铈ce，且la：ce＝1:2-5。

由上述可知，本发明提供的污染物降解方法，主要过程如下：

(1)将芳烃类污水放入调节池至80％容积高度，设置搅拌器搅拌速度为150-500r/min，通过恒温加热棒调节污水温度至28-35℃，通过加酸或加碱调节污水ph范围为5-8；

(2)将调节池中芳烃类污水经导管导入第一反应器，持续反应36-48小时，期间产生的废气或挥发的芳烃类气体经活性炭吸附；

(3)将第一反应器中初步处理后的芳烃类污水，经导管导入第二反应器，持续反应24-36小时，期间产生的废气或挥发的芳烃类气体经活性炭吸附；

(4)检测第二反应器中芳烃类废水中有害物质含量，达到相关环境标准后按规定排放。

在本发明中，做过多次试验，试验数据如下：

由上述数据可以看出，本发明提供污染物降解方法能够极大的提供降解率。

本发明提供的污染物降解方法，将污染物控制到合适的温度和ph范围后，采用固定化酵母菌处理，有较高的多环芳烃降解效率和处理负荷，并可循环利用；采用固定化ct纳米催化剂，不需要后续过滤处理，不需要紫外激发，可在无光条件下发挥降解作用，适合降解废水中低浓度芳烃类污染物。本发明提供的污染物降解方法，是一类高效节能型、环境友好型多环芳烃类工业废水处理方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。