一种利用复合微生物群活化海绵铁系统处理偶氮染料废水的方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于水处理材料与环保技术领域，具体涉及一种利用复合微生物群活化海绵铁系统处理偶氮染料废水的方法。
【背景技术】
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[0002]废水排放大量毒害性污染物导致的严重污染问题，逐渐成为目前环境领域研究的热点。毒害性污染物及新型污染物的累积会严重干扰以活性污泥为核心的废水处理系统的稳定运行，甚至威胁到水环境安全。如何快速、绿色、稳定、低成本地解决废水毒害性污染问题，成为未来新型水处理技术发展的方向。
[0003]海绵铁为直接还原铁(含量>90%以上)，其生产过程是采用优质矿石，在高温条件下还原矿石而获得，因为内部多孔如海绵状故称之为海绵铁。其主要功能可对管道、锅炉和氧循环水溶解腐蚀经水处理后进行除氧，也可替代铁介质充当反应与脱色处理系统的填料。以海绵铁为代表的新型零价铁材料具有较强的还原性，在自身氧化过程中，可以还原多种污染物质；其催化作用可加快毒害性污染物降解的速度，尤其对于染料脱色过程中的偶氮偶氮键发生断裂；同时，铁介质在厌氧条件下与水接触反应后可以产生大量Fe2+和电子，能加快污染物氧化的过程；铁介质本身不具有氧化性，但却可以在有氧条件下与水中的H+和溶解氧发生反应，生成Fe2+和Η 202，并进一步反应生成氧化能力极强的羟基自由基(0Η)，从而氧化毒害性污染物。作为Fenton氧化过程的催化剂，改善了废水的处理效果，有效减轻了后续生化处理过程的负担，从而提高污染物的可生物降解性。再者，海绵铁所释放的产物均能作为微生物生理过程、呼吸过程提供电子。该特性可以从而促进微生物的生长与呼吸过程，如促进硝基苯的厌氧生物转化并生成苯胺等。综上所述，铁介质是改善毒害性废水生物可降解性的有效手段。
[0004]水体脱氮与微量污染物去除主要通过微生物的代谢活动完成。传统微生物染料脱色过程主要利用微生物呼吸将偶氮键打开，二价铁离子与零价铁的催化能力能大大加强偶氮染料与其他污染物的去除。虽然，铁介质对染料废水脱色的处理已经非常成熟有效，但目前仍存在运行过程中铁介质钝化的问题亟待解决。钝化后的铁介质形成结块，二价铁离子产生量锐减，零价铁表面被铁锈与结块污染物覆盖，导致催化反应速率降低乃至造成反应系统的堵塞、短流等问题，严重影响铁介质的应用。因此，开发一种直接适用于海绵铁处理，既能去除醋氨酚又能同步脱除总氮、氨氮的新型节能环保的水处理系统，不仅有利于缓解改善无法截污的城镇水污染现状，也有助于提高水环境的安全，对未来3-5年分散式水处理技术的发展具有重要的意义。
[0005]目前，减轻铁介质与海绵铁钝化的技术包括:物理法、化学法与生物法。物理法是指使用包括超声、摩擦等方式去除钝化铁结构的技术；化学法是利用酸腐蚀的原理减轻结垢现象。以上的方法需要消耗能量或容易产生二次污染，更重要的是物理、化学法需要停止生产与处理工艺才能完成是另一个不足。
【发明内容】
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[0006]本发明的目的是提供一种利用复合微生物群活化海绵铁系统处理偶氮染料废水的方法，该方法能减少能量消耗与不产生二次污染，有效的解决了海绵铁偶氮染料废水处理系统的铁介质钝化问题。
[0007]本发明的利用复合微生物群活化海绵铁系统处理偶氮染料废水的方法，其特征在于，首先从城市污泥中利用海绵铁诱导富集到以铁还原为特征功能的解钝化复合微生物群，然后将解钝化复合微生物群加入到海绵铁偶氮染料废水处理系统中。
[0008]优选，具体包括以下步骤:
[0009]取城市污水厂污泥，经隔除和去除杂质后，再经沉淀、曝气，去除上污泥清液，如此循环若干次后，留下的底泥加入到M0培养基中得到混合液A，放入活化反应器中进行定向培养，活化反应器中的底泥和M0培养基的质量比为1:2?5 ;
[0010]培养分两个阶段:
[0011]a、第一阶段为序批培养，混合液A在活化反应器中的培养无需曝气，待其溶解氧低于0.5mg/L，更换新的M0培养基，如此重复若干个周期至pH稳定在3_4之间，再按每升反应液20_30g的量添加海绵铁作诱导介质培养解钝化菌群，由此进入第二阶段；
[0012]b、第二阶段采用连续流培养，连续加入Ml培养基，水力停留时间为2天，然后按每升反应液加入20?30g海绵铁的量更换海绵铁，待pH稳定至4-4.5后，缩短水力停留时间到1天，全过程培养无需曝气，并需要密封培养，经培养后获得反应器菌液，再收集菌体，得到解钝化复合微生物群；
[0013]将解钝化复合微生物群加入到海绵铁偶氮染料废水处理系统中；
[0014]所述的M0培养基为:每升含有葡萄糖3_5g、NH4Cl 0.3-0.5g，海绵铁10_20g，余量为水；
[0015]所述的Ml 培养基为: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，余量为水。
[0016]所述的将解钝化复合微生物群加入到海绵铁偶氮染料废水处理系统中优选是将解钝化复合微生物群按照质量比1:3的比例与M2培养基混合后加入到海绵铁偶氮染料废水处理系统中，或者将解钝化复合微生物群冻干后干燥保存备用，待使用时，将解钝化复合微生物群解冻后接入M2培养基中活化，然后再在活化的解钝化复合微生物群菌液中加入海绵铁，使其浓度为30g/L，在培养反应器内进行使用前活化，培养24h后应保持pH低于
4.5，水体呈现明显浑浊或测定蛋白质从Omg/L增长至10mg/L以上，再按照质量比1:3比例与M2培养基混合后，加入海绵铁偶氮染料废水处理系统中使用；
[0017]所述的M2培养基为: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，海绵铁 20_30g。
[0018]所述的取城市污水厂污泥，经隔除和去除杂质后，经沉淀、曝气，去除上污泥清液，如此循环若干次后优选为:取城市污水厂污泥，水泥混合液中挥发性有机固体浓度为
1.5?2mg/L，经过隔除和去除杂质后，沉淀25?30min、曝气30min、去上污泥清液，如此循环2?3次。
[0019]所述的续批培养中的如此重复若干个周期至pH稳定在3-4之间，其重复周期为
4-5个周期。
[0020]所述的连续流培养中的经培养后获得反应器菌液，是培养3-5周后获得反应器菌液。
[0021]所述的留下的底泥加入到M0培养基中得到混合液A优选是将留下的底泥加入到M0培养基，先经培养1?3周后，然后继续添加M0培养基，使得留下的底泥:总的M0培养基质量比1:2?5得到混合液A，将混合液A放入活化反应器进行培养。
[0022]本发明首先从城市污泥中富集到解钝化复合微生物群，然后将解钝化复合微生物群加入到海绵铁偶氮染料废水处理系统中，使解钝化复合微生物群与海绵铁结合强化处理染料废水，一方面能改善海绵铁钝化的情况，另一方面微生物在降解废水的过程中能创造一个微酸性的环境，有利于将海绵铁表面的钝化产物去除，恢复其还原能力，并且由于Fe2+和H2的不断产生，为微生物降解有机污染物提供更多的电子供体，促成污染物的生物降解。本发明的海绵铁腐蚀与微生物作用之间相互影响、相互促进。因而通过生物与化学的共同作用，提高了脱色系统处理污染物的能力。利用微生物的厌氧铁呼吸与产酸过程将结块的铁进行还原的方法，能减少能量消耗与不产生二次污染，有效的解决了海绵铁偶氮染料废水处理系统的铁介质钝化问题。
【附图说明】<