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_2

文档序号:9659085阅读:来源:国知局
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[0023]图1是活化反应器的结构示意图;
[0024]其中1、培养基贮存瓶;2、蠕动栗;3、反应器;4、搅拌器;5、海绵铁;6、pH计;7、取菌口 ;8、排水口 ;9、进液管;
[0025]图2是加入解钝化复合微生物群后海绵铁偶氮染料脱色废水处理系统效率恢复(Ιβ代表海绵铁活化菌群,aged sponge iron为海绵铁),其中A:钝化海绵铁组与钝化海绵铁加解钝化复合微生物群组对比水中二价铁离子变化钝化海绵铁组与钝化海绵铁加解钝化复合微生物群组对比水中pH变化;a.钝化海绵铁组与钝化海绵铁加解钝化复合微生物群组对比对偶氮染料脱色率的差异;b,钝化海绵铁组与钝化海绵铁加解钝化复合微生物群组对比偶氮染料脱色中pH的变化。
【具体实施方式】
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[0026]以下实施例是对本发明的进一步说明,而不是对本发明的限制。
[0027]实施例1:
[0028]如图1所示,本发明的活化反应器包括培养基贮存瓶1、蠕动栗2、反应器3和搅拌器4,所述的蠕动栗2的入口与培养基贮存瓶1通过管道相连,蠕动栗的出口与进液管9相连,进液管的另外一端伸入反应器3底部,在反应器中设有搅拌器4,在反应器开口壁上设有pH计6,在反应器的底部周壁上设有取菌口 7,在反应器的上部周壁上设有排水口 8,所述的进液管9、取菌口 7和排水管8上设有阀门。
[0029]培养基的添加可以通过蠕动栗将培养基贮存瓶栗至反应器中,海绵铁5也可以添加到反应器中,排水口用于排除上清液,而取菌口则是收取菌体沉淀,所述的进液管9、取菌口 7和排水管8上的阀门分别控制其开关。
[0030]从城市污水厂取污泥20L,污泥的挥发性有机固体(VSS)2mg/L,经过常规的隔除和去除杂质后,沉淀30min,曝气30min后,去上污泥清液后,循环3次后,留下的底泥加入到M0培养基中,培养1周后,菌体蛋白从lmg/L增长至15mg/L,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1:5得到混合液A,将混合液A放入活化反应器的反应器3中进行培养。
[0031]培养分两个阶段:
[0032]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,每天测定pH与溶解氧,培养5天后,pH从7逐步下降至4.2,溶解氧从lmg/L降低至0.5mg/L,更换新的M0培养基,加顶盖密封,如此重复4个周期至pH稳定在4,再按30g/L的量加入海绵铁至反应液中作诱导介质培养解钝化菌群,由此进入第二阶段;
[0033]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30g海绵铁的量更换海绵铁,待pH稳定至4后,缩短水力停留时间到1天,全过程培养无需曝气,并需要加顶盖密封培养,经培养3周后获得反应器菌液,菌液沉淀后可收集沉淀物待使用,沉淀物即为解钝化复合微生物群;
[0034]经分析,解钝化复合微生物群中的主要23条序列归属于2个细菌类群:厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacter)。其中有22条与厚壁菌门(Firmicutes)相似,有2条与变形菌门(Proteobacter)相似。厚壁菌门(Firmicutes)包括梭菌属(Clostridium)、类芽抱杆菌(Paenibacillus)、芽抱乳杆菌属(Sporolac-tobacillus)、颤螺菌属(Oscillospira)、瘤胃菌属(Ruminococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、乙醇杆菌属(Ethanoligenens)、Pseudobacteroides、Anaerobacterium、Ruminiclostridium、Hydrogenoanaerobacterium、Papillibacter ;变形菌门(Proteobacter)包括假单胞菌属(Pseudomonas)、伯克氏菌属(Burkholderia)。梭菌属(Clostridium)在Ιβ菌群中所占的比例最高,达到22.1%,其次是Pseudobacteroides,该菌群的序列所占比例为15.1%,乙醇杆菌属(Ethanoligenens)、类芽抱杆菌(Paenibacillus)和 Hydrogenoanaerobacterium在细菌类群中的所占比例分别为7.2%、4.7%和4.5%。
[0035]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,得到含有解钝化复合微生物群的M2培养基。
[0036]10L的海绵铁偶氮染料脱色废水处理系统运行了 3个月后,表面生成了结块与氧化物,亚铁离子溶出量基本不变,pH也维持在6-7之间,失去脱色能力(图2A,B)表面也形成了深色块状物。结果发现,Ιβ菌群(解钝化复合微生物群)的加入可以明显的促进Fe2+的溶出。如图2A,钝化海绵铁+1 β菌群体系中Fe2+的浓度在48h到120h之间,由19.17mg/L增长到80.47mg/L,而钝化海绵铁体系中Fe2+浓度在48h到120h之间几乎没有什么变化。在120h时,钝化海绵铁+1 β菌群体系中Fe2+浓度比钝化海绵铁体系高62.5lmg/L0并且通过显著性分析可得,加菌组与对照组之间有明显差异(P〈0.001)。同时,由图2B可知I β菌群在生长过程pH值会下降,使反应体系的pH由中性变为酸性,这为去除海绵铁表面包裹的氧化膜创造了一个良好的微酸性环境。
[0037]按体积比1:10的比例将含有解钝化复合微生物群的M2培养基加入海绵铁偶氮染料脱色废水处理系统的反应液中,经过48h解钝化后,钝化海绵铁脱色能力得到有效恢复,结果发现随着菌群的增长,钝化海绵铁+Ιβ菌群体系的脱色率逐渐恢复,至120h,橙黄II的脱色可以达到96.1%,接近于完全脱色(如图2a),而对照组钝化海绵铁体系的脱色能力则一直维持在10%左右,与加菌组相比脱色能力较差。故微生物的加入使钝化海绵铁外包裹的氧化膜打开,使其中裸露的零价铁与橙黄II反应,断裂偶氮键,消除水体的色度。因而微生物的加入可以使钝化的海绵铁重新恢复脱色能力,亚铁离子逐步溶出,从20mg/L上升至75mg/L,脱色效率得到恢复,由原来的10%的脱色效能恢复至100%的脱色率(图2a,b)0将Ιβ菌群加入含橙黄II的钝化海绵铁体系中,考察解钝化过程中的海绵铁对偶氮染料的脱色作用。该系统经过微生物活化后能持续运行。
[0038]所述的Μ0培养基为:每升含有葡萄糖5g、NH4Cl 0.5g,海绵铁20g,余量为水;其配制方法是将其成份按其含量混合均匀后,灭菌得到M0培养基。
[0039]所述的Ml 培养基为:每升含有葡萄糖 5g、NH4C1 0.5g、KH2P040.7g、Na2HP042.0g、MgS04.7H20 0.lg、NaCl 0.2g、CaS040.05g、FeCl3.6H20 0.2mg、NaMo040.2mg、MnCl2.4H200.2mg、CuCl2.2H20 0.2mg、ZnS040.2mg、H3B030.3mg 和 CoCl2.6H20 0.4mg,余量为水。其配制方法是将其成份按其含量混合均匀后,灭菌得到Ml培养基。
[0040]所述的M2 培养基为:每升含有葡萄糖 2g、NH4C1 0.5g、KH2P040.7g、Na2HP042.0g、MgS04.7H20 0.lg、NaCl 0.2g、CaS040.05g,海绵铁30g.其配制方法是将其成份按其含量混合均匀后,灭菌得到M2培养基。
[0041]实施例2:
[0042]从城市污水厂取污泥10L,污泥的挥发性有机固体(VSS) 1.5mg/L,经过常规的隔除和去除杂质后,沉淀25min,曝气30min后,去上污泥清液后,循环2次后,留下的底泥加入到M0培养基中,培养3周后,菌体蛋白从2mg/L增长至21mg/L,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得到混合液A,将混合液A放入活化反应器的反
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