【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境工程，涉及到少层n掺杂还原氧化石墨烯纳米片掺杂尼龙66纤维材料和p、f共掺杂亚氧化钛(p/f-tio2-n)多孔膜电极材料制备方法，特别涉及到p/f-tio2-n穿透式电化学降解模块构建，及其与纤维材料作为微生物载体串联形成多级食物链型生物膜体系降低系统剩余污泥产量的方法革新。
技术介绍
1、随着人口增长和医疗体系发展，全球范围内抗生素的生产和使用量都逐年增加，这也导致了医药废水污染问题日益严重。降低乃至消除医药废水中抗生素、抗药性微生物和抗性基因构成的潜在风险是国际重大需求。高效、低耗去除医药废水中低浓度高风险物质是当前水污染控制领域主要瓶颈问题之一。由于医药废水普遍含有较多抗生素、抗药性微生物或抗性基因等高风险物质，具有较高的生物毒性，这导致传统的活性污泥法对于该类废水的去除性能有限，同时还会产生大量抗性基因，对排放水体造成污染。此外，在该过程中产生的剩余污泥由于存在大量未完全降解矿化的中间产物，致使其变为危险废物，处理成本增加，且该污泥处理过程中容易对水体和大气造成二次污染。因此，需要一种有效的方法在提高活性污泥法对医药废水处理能力的同时，减少剩余污泥的产生，以及去除水中抗性基因。
2、电催化氧化作为一种高级氧化技术能够在电场作用下产生电子或活性氧化物种，通过直接或间接反应实现对废水中污染物有效分解。该技术具有对有机污染物较强的降解性能，且操作条件温和可控以及自动化程度高等优点。针对医药废水的特点，结合电氧化-微生物复合工艺可以通过高级氧化工艺对废水中难以生化降解的物质进行预处理，提高废水的可
3、现阶段研究中，涉及电氧化-微生物复合工艺普遍是电极直接放置在微生物反应器中，利用电极表面微弱的电流活化微生物群落或者促进污染物降解，如implementedimpediment of extracellular electron transfer–dependent anammox process:unstable nitrogen removal efficiency and decreased abundance of anammoxbacteria论文中，构建的该类复合体系由于微生物与电极间距离较短，故无法使电化学单元在较高电流密度条件下运行，因此，该复合体系电化学单元的主要作用为促进微生物生长和增殖。而电化学单元本身对于污染物的降解作用较弱，复合体系无法完全发挥两种工艺各自的优势。
4、本专利技术将f和p原子引入亚氧化钛结构中形成p、f共掺杂亚氧化钛(p/f-tio2-n)多孔膜电极材料，利用f原子提高材料疏水性的同时，以p原子调节活性位点ti3+局域电荷排布，提高其催化稳定性和催化活性，构建电化学降解模块。同时，采用尼龙66(pa66)纤维丝作为微生物载体的基底，将少层n掺杂还原氧化石墨烯(n-rgo)纳米片与pa66共混后形成pa-n-rgo纤维丝材料，均匀分散的n-rgo纳米片能够有效提高纤维丝的比表面积、导电能力和机械性能。此外，n-rgo结构中存在的大量缺电子的吡啶氮结构可进一步提高体系中的电子定向迁移，促进微生物增殖和代谢过程。以p/f-tio2-n多孔膜电极为基础的穿透式电化学降解模块与多级生物膜反应单元合理串联，将其作为分隔结构放入带有pa-n-rgo固定式纤维丝载体的生物膜反应器中，形成多级生物膜反应单元，可使菌胶团、原生动物、后生动物以及水生动物等阶梯性分段富集，形成阶梯性的生物链和食物链，在废水逐级穿透过程中，分散在水中的剩余污泥被食物链逐步捕食、消耗，最终达到显著降低剩余污泥产量的目的。在该过程中，穿透式电化学降解模块也能够有效降解水中的抗性基因和难降解有机物，提高废水的可生化性，提高体系的降解性能和抗冲击负荷能力，还能够避免传统电氧化-微生物复合工艺中电化学降解能力较弱的问题，因此该多级穿透式复合电化学-固定床生物膜反应器能够实现对医药废水的高效、低耗处理。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种p、f共掺杂亚氧化钛(p/f-tio2-n)多孔膜电极材料和一种少层n掺杂还原氧化石墨烯纳米片掺杂尼龙66纤维素(pa-n-rgo)微生物载体的制备方法，以p/f-tio2-n多孔膜电极为基础构建穿透式电化学降解模块，将其作为分隔结构放入带有pa-n-rgo固定式纤维丝载体的生物膜反应器中，形成多级生物膜反应单元，构建多级穿透式复合电化学-固定床生物膜反应器，可应用于医药废水等难降解有机废水高效、低耗处理过程中，该体系具有较高的降解性能和抗冲击负荷能力，同时，由于菌胶团、原生动物、后生动物以及水生动物等阶梯性分段富集，在废水逐级穿透生物膜反应单元过程中，分散在水中的剩余污泥被食物链逐步捕食、消耗，最终达到显著降低剩余污泥产量的目的。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种电化学强化多级食物链型生物膜体系构建方法，步骤如下：
4、步骤1：参考“the synthesis of oligomers related to nylon 4 6and nylon 66”文章中方法制备尼龙66(pa66)材料。
5、步骤2：参考“free-standing 3d porous n-doped graphene aerogelsupportedplatinum nanocluster for efficient hydrogen production fromammoniaelectrolysis”文章中方法制备还原氧化石墨烯(n-rgo)材料。
6、步骤3：将步骤2中n-rgo材料放入球磨机中，采用干磨方式，球磨30-60min，转速3000-5000rpm，取出n-rgo材料使用去离子水进行超声分散(超声10min)，抽滤分散液，将黑色滤液取出，采用冷冻干燥方式，得到少层n-rgo纳米片材料。将步骤1中pa66材料加热至230-280℃，熔融状态下加入少层n-rgo纳米片材料，两者质量比为7:3-99:1，在熔融态下搅拌30min，再通过挤出机加工形成pa-n-rgo纤维丝，再通过纺织机将pa-n-rgo纤维丝两端固定于聚丙烯管构成的框架上，形成多个pa-n-rgo纤维丝构成的固定式纤维帘，作为用于负载微生物的固定式纤维帘载体，pa-n-rgo纤维丝的长度范围：50-2000mm。
7、步骤4：多孔ti板依次放入氢氧化钾和草酸溶液中加热预处理，清除其表面杂质，参考“removal of aqueous triclosan using tio2 nanotube arrays reactivemembrane by sequential adsorption and electrochemical degradation”文章中电化学刻蚀方法在多孔ti板表面原位形成氧化钛膜层；之后，将氧化后的多孔ti板本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电化学强化多级食物链型生物膜体系构建方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的电化学强化多级食物链型生物膜体系构建方法，其特征在于，步骤3中，采用干磨方式对N-rGO材料进行球磨，球磨30-60min，转速3000-5000rpm。
3.根据权利要求1所述的电化学强化多级食物链型生物膜体系构建方法，其特征在于，步骤3中，PA66材料加热至230-280℃，熔融状态下加入少层N-rGO纳米片材料，两者质量比为7:3-99:1，在熔融态下搅拌30min。
4.根据权利要求1所述的电化学强化多级食物链型生物膜体系构建方法，其特征在于，步骤3中，PA-N-rGO纤维丝的长度范围：50-2000mm。
5.根据权利要求1所述的电化学强化多级食物链型生物膜体系构建方法，其特征在于，步骤4中，提拉次数为3-20次。
6.根据权利要求1所述的电化学强化多级食物链型生物膜体系构建方法，其特征在于，步骤4中，升温速率为5℃/min。
7.权利要求1-6任一所述的构建方法得到的电化学强化多级食物链型生物膜体系的
...【技术特征摘要】
1.一种电化学强化多级食物链型生物膜体系构建方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的电化学强化多级食物链型生物膜体系构建方法，其特征在于，步骤3中，采用干磨方式对n-rgo材料进行球磨，球磨30-60min，转速3000-5000rpm。
3.根据权利要求1所述的电化学强化多级食物链型生物膜体系构建方法，其特征在于，步骤3中，pa66材料加热至230-280℃，熔融状态下加入少层n-rgo纳米片材料，两者质量比为7:3-99:1，在熔融态下搅拌30min。
4.根据权利要求1所述的电化学强化多级食物链型生物...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛军峰，于明川，周玉菲，张小霞，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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