一種利用復合微生物群活化海綿鐵系統處理偶氮染料廢水的方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬于水處理材料與環保技術領域，具體涉及一種利用復合微生物群活化海綿鐵系統處理偶氮染料廢水的方法。
【背景技術】
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[0002]廢水排放大量毒害性污染物導致的嚴重污染問題，逐漸成為目前環境領域研究的熱點。毒害性污染物及新型污染物的累積會嚴重干擾以活性污泥為核心的廢水處理系統的穩定運行，甚至威脅到水環境安全。如何快速、綠色、穩定、低成本地解決廢水毒害性污染問題，成為未來新型水處理技術發展的方向。
[0003]海綿鐵為直接還原鐵(含量>90%以上)，其生產過程是采用優質礦石，在高溫條件下還原礦石而獲得，因為內部多孔如海綿狀故稱之為海綿鐵。其主要功能可對管道、鍋爐和氧循環水溶解腐蝕經水處理后進行除氧，也可替代鐵介質充當反應與脫色處理系統的填料。以海綿鐵為代表的新型零價鐵材料具有較強的還原性，在自身氧化過程中，可以還原多種污染物質；其催化作用可加快毒害性污染物降解的速度，尤其對于染料脫色過程中的偶氮偶氮鍵發生斷裂；同時，鐵介質在厭氧條件下與水接觸反應后可以產生大量Fe2+和電子，能加快污染物氧化的過程；鐵介質本身不具有氧化性，但卻可以在有氧條件下與水中的H+和溶解氧發生反應，生成Fe2+和Η 202，并進一步反應生成氧化能力極強的羥基自由基(0Η)，從而氧化毒害性污染物。作為Fenton氧化過程的催化劑，改善了廢水的處理效果，有效減輕了后續生化處理過程的負擔，從而提高污染物的可生物降解性。再者，海綿鐵所釋放的產物均能作為微生物生理過程、呼吸過程提供電子。該特性可以從而促進微生物的生長與呼吸過程，如促進硝基苯的厭氧生物轉化并生成苯胺等。綜上所述，鐵介質是改善毒害性廢水生物可降解性的有效手段。
[0004]水體脫氮與微量污染物去除主要通過微生物的代謝活動完成。傳統微生物染料脫色過程主要利用微生物呼吸將偶氮鍵打開，二價鐵離子與零價鐵的催化能力能大大加強偶氮染料與其他污染物的去除。雖然，鐵介質對染料廢水脫色的處理已經非常成熟有效，但目前仍存在運行過程中鐵介質鈍化的問題亟待解決。鈍化后的鐵介質形成結塊，二價鐵離子產生量銳減，零價鐵表面被鐵銹與結塊污染物覆蓋，導致催化反應速率降低乃至造成反應系統的堵塞、短流等問題，嚴重影響鐵介質的應用。因此，開發一種直接適用于海綿鐵處理，既能去除醋氨酚又能同步脫除總氮、氨氮的新型節能環保的水處理系統，不僅有利于緩解改善無法截污的城鎮水污染現狀，也有助于提高水環境的安全，對未來3-5年分散式水處理技術的發展具有重要的意義。
[0005]目前，減輕鐵介質與海綿鐵鈍化的技術包括:物理法、化學法與生物法。物理法是指使用包括超聲、摩擦等方式去除鈍化鐵結構的技術；化學法是利用酸腐蝕的原理減輕結垢現象。以上的方法需要消耗能量或容易產生二次污染，更重要的是物理、化學法需要停止生產與處理工藝才能完成是另一個不足。
【發明內容】
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[0006]本發明的目的是提供一種利用復合微生物群活化海綿鐵系統處理偶氮染料廢水的方法，該方法能減少能量消耗與不產生二次污染，有效的解決了海綿鐵偶氮染料廢水處理系統的鐵介質鈍化問題。
[0007]本發明的利用復合微生物群活化海綿鐵系統處理偶氮染料廢水的方法，其特征在于，首先從城市污泥中利用海綿鐵誘導富集到以鐵還原為特征功能的解鈍化復合微生物群，然后將解鈍化復合微生物群加入到海綿鐵偶氮染料廢水處理系統中。
[0008]優選，具體包括以下步驟:
[0009]取城市污水廠污泥，經隔除和去除雜質后，再經沉淀、曝氣，去除上污泥清液，如此循環若干次后，留下的底泥加入到M0培養基中得到混合液A，放入活化反應器中進行定向培養，活化反應器中的底泥和M0培養基的質量比為1:2?5 ;
[0010]培養分兩個階段:
[0011]a、第一階段為序批培養，混合液A在活化反應器中的培養無需曝氣，待其溶解氧低于0.5mg/L，更換新的M0培養基，如此重復若干個周期至pH穩定在3_4之間，再按每升反應液20_30g的量添加海綿鐵作誘導介質培養解鈍化菌群，由此進入第二階段；
[0012]b、第二階段采用連續流培養，連續加入Ml培養基，水力停留時間為2天，然后按每升反應液加入20?30g海綿鐵的量更換海綿鐵，待pH穩定至4-4.5后，縮短水力停留時間到1天，全過程培養無需曝氣，并需要密封培養，經培養后獲得反應器菌液，再收集菌體，得到解鈍化復合微生物群；
[0013]將解鈍化復合微生物群加入到海綿鐵偶氮染料廢水處理系統中；
[0014]所述的M0培養基為:每升含有葡萄糖3_5g、NH4Cl 0.3-0.5g，海綿鐵10_20g，余量為水；
[0015]所述的Ml 培養基為:每升含有葡萄糖 3-5g、NH4C1 0.3-0.5g、KH2P040.7g、Na2HP04
2.0g、MgS04.7H20 0.lg、NaCl 0.2g、CaS040.05g、FeCl3.6H20 0.2mg、NaMo04 0.2mg、MnCl2.4H20 0.2mg、CuCl2.2H20 0.2mg、ZnS040.2mg、H3B030.3mg 和 CoCl2.6H20 0.4mg，余量為水。
[0016]所述的將解鈍化復合微生物群加入到海綿鐵偶氮染料廢水處理系統中優選是將解鈍化復合微生物群按照質量比1:3的比例與M2培養基混合后加入到海綿鐵偶氮染料廢水處理系統中，或者將解鈍化復合微生物群凍干后干燥保存備用，待使用時，將解鈍化復合微生物群解凍后接入M2培養基中活化，然后再在活化的解鈍化復合微生物群菌液中加入海綿鐵，使其濃度為30g/L，在培養反應器內進行使用前活化，培養24h后應保持pH低于
4.5，水體呈現明顯渾濁或測定蛋白質從Omg/L增長至10mg/L以上，再按照質量比1:3比例與M2培養基混合后，加入海綿鐵偶氮染料廢水處理系統中使用；
[0017]所述的M2培養基為:每升含有葡萄糖2-5g、NH4C1 0.5-0.8g、ΚΗ2Ρ040.7g、Na2HP042.0g、MgS04.7H20 0.lg、NaCl 0.2g、CaS040.05g，海綿鐵 20_30g。
[0018]所述的取城市污水廠污泥，經隔除和去除雜質后，經沉淀、曝氣，去除上污泥清液，如此循環若干次后優選為:取城市污水廠污泥，水泥混合液中揮發性有機固體濃度為
1.5?2mg/L，經過隔除和去除雜質后，沉淀25?30min、曝氣30min、去上污泥清液，如此循環2?3次。
[0019]所述的續批培養中的如此重復若干個周期至pH穩定在3-4之間，其重復周期為
4-5個周期。
[0020]所述的連續流培養中的經培養后獲得反應器菌液，是培養3-5周后獲得反應器菌液。
[0021]所述的留下的底泥加入到M0培養基中得到混合液A優選是將留下的底泥加入到M0培養基，先經培養1?3周后，然后繼續添加M0培養基，使得留下的底泥:總的M0培養基質量比1:2?5得到混合液A，將混合液A放入活化反應器進行培養。
[0022]本發明首先從城市污泥中富集到解鈍化復合微生物群，然后將解鈍化復合微生物群加入到海綿鐵偶氮染料廢水處理系統中，使解鈍化復合微生物群與海綿鐵結合強化處理染料廢水，一方面能改善海綿鐵鈍化的情況，另一方面微生物在降解廢水的過程中能創造一個微酸性的環境，有利于將海綿鐵表面的鈍化產物去除，恢復其還原能力，并且由于Fe2+和H2的不斷產生，為微生物降解有機污染物提供更多的電子供體，促成污染物的生物降解。本發明的海綿鐵腐蝕與微生物作用之間相互影響、相互促進。因而通過生物與化學的共同作用，提高了脫色系統處理污染物的能力。利用微生物的厭氧鐵呼吸與產酸過程將結塊的鐵進行還原的方法，能減少能量消耗與不產生二次污染，有效的解決了海綿鐵偶氮染料廢水處理系統的鐵介質鈍化問題。
【附圖說明】<