[发明专利]利用含重金属废水制备的PM-LDH用以促进产甲烷菌生长的方法

说明书

技术领域

本发明属于环保领域，涉及一种利用含重金属废水制备的多元层状金属氢氧化物（PM-LDH）用以促进产甲烷菌生长的方法，具体是利用重金属废水制备的PM-LDH促进产甲烷菌的生长。

背景技术

高浓度有机废水厌氧生物处理是污水资源化处理的重要途径，产甲烷菌是有机物厌氧甲烷化产生甲烷的主要功能微生物。但产甲烷菌生长比较缓慢，同时对生长所需环境要求比较苛刻，需要多种少量和微量金属元素，如主要有Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Mn、Mo、Se、W等，这些金属元素在高浓度有机废水厌氧处理过程中对产甲烷菌起到了激活作用。

然而，缺乏这些微量营养元素以及比例失调是许多高浓度有机废水厌氧生物处理过程中常见问题。研究表明，大多数高浓度有机废水，包括食品工业废水、饮料工业废水以及发酵工业废水都不能达到使厌氧处理为最佳工况所要求的营养平衡，厌氧处理过程必须向废水中适量添加金属元素来补充产甲烷菌所需的营养。但产甲烷菌所需金属元素在厌氧体系中存在不同形态，而不同形态金属元素的生物有效度是有区别的，向废水中直接添加离子态的金属元素可能被沉淀、被螯合、被吸附从而导致其生物有效度降低。同时，过量添加金属元素还会对产甲烷菌活性产生抑制作用。

LDH是一种具有独特层状结构的阴离子粘土材料，主体层板主要为二价、三价金属阳离子。LDH可以在水中缓慢释放金属离子，使得它理论上可以持续的提供产甲烷菌生长所需的金属元素。

发明内容

本发明的目的是要解决高浓度有机废水中的金属营养元素不能满足生物厌氧处理生长需求的问题，提供了利用重金属废水制备PM-LDH，将其投入到高浓度有机废水厌氧体系，PM-LDH缓慢释放的多种金属元素可以促进产甲烷菌的生长。

本发明采用的技术方案如下：

一种利用含重金属废水制备的多元层状金属氢氧化物（PM-LDH）用以促进产甲烷菌生长的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：A. PM-LDH的制备：a. 取含有Co 60～400 mg／L、Ni 300～500 mg／L、Cu 50～200 mg／L等金属元素的废水为对象，取上述废水50-100ml加入50ml蒸馏水25℃下均匀搅拌；并向其中加入0.28M氢氧化钠调节pH至8.0~9.0；同时，向其中通入CO₂并充分曝气1小时；b. 曝气结束后，将悬浮液在80℃下振荡16~24小时；振荡结束后，将该悬浮液抽滤并用去离子水反复冲洗，随后放入60℃烘箱干燥24h，从而制得所需粒径为0.2mm~0.3mm的PM-LDH颗粒；B. 用PM-LDH促进产甲烷菌生长的方法：a. 取活化后含有产甲烷菌的培养液2mL，接种到150mL合成培养基中；培养基的组成为：葡萄糖10g/L，(NH₄)₂SO₄ 0.5g/L，K₂HPO₄ 3.5g/L，KH₂PO₄ 1.5g/L；并补充水量到1000mL；250mL三角烧瓶分装；培养基预先要用高压灭菌锅在121℃灭菌20min左右；冷却待用；b. 向上述含产甲烷菌的培养基中投加粒径为0.2mm~0.3mm，浓度为1g/L的PM-LDH；投加PM-LDH颗粒的产甲烷菌的生长速度，与不投加多元层状金属氢氧化物颗粒的产甲烷菌的生长速度相比，产甲烷菌生长量提高15%左右。

具体实施方式

实施例1现将本发明具体实施例叙述于后。

取含有Co（60～400 mg／L）、Ni（300～500 mg／L）、Cu（50～200 mg／L）等金属元素的废水50ml加入50ml蒸馏水25℃下均匀搅拌，并向其中加入0.28M氢氧化钠调节pH至9.0，同时，向其中通入CO₂并充分曝气1小时。曝气结束后，将悬浮液在80℃下振荡24小时。振荡结束后，将该悬浮液抽滤并用去离子水反复冲洗，随后放入60℃烘箱干燥24h，研磨后制得所需粒径为0.2mm~0.3mm的PM-LDH颗粒。