申请日2014.03.31
公开(公告)日2014.06.18
IPC分类号G01N5/02
摘要
本发明公开了一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法，属于水处理技术领域。本发明的步骤为：一、制备填料基质芯片;二、制备测试用水样;三、将填料基质芯片置于石英晶体微天平中，通入测试用水样，检测填料基质芯片在不同倍频条件下的频率数据;四、采用Sauerbrey模型拟合得到填料基质芯片表面吸附层质量随时间的变化规律，比较填料基质芯片表面最大吸附层质量拟合值，判定不同测试用水样条件下有机填料的生物亲和性高低。本发明采用对界面变化敏感的石英晶体微天平监测污水或废水中溶解性污染物在不同有机填料基质表面的微观沉积，快速判定填料的生物亲和性，样品用量少，稳定性好，易于量化。
权利要求书
1.一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法，其步骤为：
步骤一、将有机填料基质化学物质涂覆于标准芯片上，制备填料基质芯片;
步骤二、制备测试用水样;
步骤三、将步骤一制得的填料基质芯片置于石英晶体微天平中，通入步骤二制得的测试 用水样，检测填料基质芯片在不同倍频条件下的频率数据;
步骤四、利用步骤三检测获得数据，采用Sauerbrey模型拟合得到填料基质芯片表面吸附 层质量随时间的变化规律，比较填料基质芯片表面最大吸附层质量拟合值，判定不同测试用 水样条件下有机填料的生物亲和性高低。
2.根据权利要求1所述的一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法，其特 征在于：步骤一采用的涂覆方法包括旋转涂覆、真空镀膜或单分子层自组装涂覆;涂覆形成 的基质化学物质薄膜厚度为10～100nm。
3.根据权利要求2所述的一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法，其特 征在于：步骤二制备测试用水样的具体过程为：将微污染水、市政污水或工业废水经预提取、 离心、过滤;或直接离心、过滤;或直接离心;或直接过滤后制得测试用水样。
4.根据权利要求3所述的一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法，其特 征在于：所述的预提取操作采用树脂提取、热提取、氢氧化钠提取或甲醛固定中的一种。
5.根据权利要求2或3所述的一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法， 其特征在于：所述的测试用水样在通入石英晶体微天平之前，需采用频率为5～50KHz的超声 波进行脱气处理5～15min。
6.根据权利要求5所述的一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法，其特 征在于：步骤三采用石英晶体微天平检测时，对石英晶体微天平的检测条件设定为：1)石英 晶体微天平的工作温度为15～35℃;2)至少选择基频和3倍频，其余倍频选择5、7、9、11、 13倍频中的至少1种;3)流过填料基质芯片的液体顺序为背景溶液、测试用水样、背景溶 液，所述的背景溶液为蒸馏水或纯水，液体流速设定为50～300μl/min。
说明书
一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，更具体地说，涉及一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法。
背景技术
生物法处理技术已成为世界各国污废水处理的主要技术之一。较之于活性污泥法，生物膜法具有生物量高、耐冲击负荷、剩余污泥少等特有优势，在市政污水和工业废水的二级和深度处理，以及微污染水的生物预处理中获得广泛应用。填料是生物膜水处理技术的核心之一，它的性能直接影响到生物处理工艺的效率、能耗和稳定性。随着高分子合成材料工业的发展，大量有机高分子填料相继问世并获得应用，成为最具发展前途的生物膜填料之一。常用有机填料的材质类型包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯醇缩醛(PVF)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等。具有生物亲和性的有机填料可改善挂膜速度、增强传质、提高水处理效果，因而成为国内外水处理生物膜有机填料研发的重要方向。
常规评价填料生物亲和性的方法是：将填料置于待处理污废水处理体系(实际或模拟污废水)，通过密闭循环法或快速排泥法挂膜启动，考察系统对主要污染物(如COD、NH3-N或特征污染因子)的去除率，结合显微镜检查结果，判断挂膜成功与否。从启动到挂膜成功的时间长短成为评价填料生物亲和性的直接判据。然而，常规评价过程一般耗时较长，视污废水和接种污泥的性质及系统运行条件，少则数天，多则几个月甚至更长时间，给填料性能评价带来了极大不便。因此，提供一种能够准确、快速评价有机填料生物亲和性能的方法显得很有必要。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有评价有机填料生物亲和性的方法耗时较长，给填料性能评价带来极大不便的不足，提供了一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法。本发明的评价方案创新地以污废水中溶解性污染物在填料基质表面形成的吸附层质量作为填料生物亲和性的评价参数，易于量化且稳定性好;同时利用对界面变化敏感的石英晶体微天平监测溶解性污染物在填料基质表面的微观沉积，能够极大节省测试时间，快速高效。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法，其步骤为：
步骤一、将有机填料基质化学物质涂覆于标准芯片上，制备填料基质芯片;
步骤二、制备测试用水样;
步骤三、将步骤一制得的填料基质芯片置于石英晶体微天平中，通入步骤二制得的测试用水样，检测填料基质芯片在不同倍频条件下的频率数据;
步骤四、利用步骤三检测获得数据，采用Sauerbrey模型拟合得到填料基质芯片表面吸附层质量随时间的变化规律，比较填料基质芯片表面最大吸附层质量拟合值，判定不同测试用水样条件下有机填料的生物亲和性高低。
作为本发明更进一步地改进，步骤一采用的涂覆方法包括旋转涂覆、真空镀膜或单分子层自组装涂覆;为获得良好的频率响应，涂覆形成的基质化学物质薄膜厚度为10～100nm。
作为本发明更进一步地改进，步骤二制备测试用水样的具体过程为：将微污染水、市政污水或工业废水经预提取、离心、过滤;或直接离心、过滤;或直接离心;或直接过滤后制得测试用水样。
作为本发明更进一步地改进，所述的预提取操作采用树脂提取、热提取、氢氧化钠提取或甲醛固定中的一种。
作为本发明更进一步地改进，所述的测试用水样在通入石英晶体微天平之前，需采用频率为5～50KHz的超声波进行脱气处理5～15min。
作为本发明更进一步地改进，步骤三采用石英晶体微天平检测时，对石英晶体微天平的检测条件设定为：1)石英晶体微天平的工作温度为15～35℃;2)至少选择基频和3倍频，其余倍频选择5、7、9、11、13倍频中的至少1种;3)流过填料基质芯片的液体顺序为背景溶液、测试用水样、背景溶液，所述的背景溶液为蒸馏水或纯水，为增强界面传质及减少液体用量，液体流速设定为50～300μl/min。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法，创新地以污废水中溶解性污染物在填料基质表面形成的吸附层质量作为填料生物亲和性的评价参数，易于量化且稳定性好;由于采用微界面反应，与常规评价方法相比，按最小进样流速50μl/min计，进样20min只需1ml测试用水样，水样用量少;
(2)本发明的一种快速评价污废水处理用有机填料生物亲和性的方法，使用对界面变化敏感的石英晶体微天平检测溶解性污染物在填料基质表面的微观沉积，检测时间一般不超过 1h，可极大节省测试时间，在水处理生物有机填料新配方开发与性能评价中具有广泛应用前景。