[发明专利]一种强化厌氧生物降解甲基橙的处理方法

说明书

本发明公开了一种强化厌氧生物降解甲基橙的处理方法，包括：将甲基橙浓度为10‑50mg/L的模拟废水加入到厌氧污泥中，完成污泥驯化；向驯化后的厌氧污泥中投入铁氧化物，构建铁氧化物耦合厌氧生物系统；将碳源和甲基橙废水加入到铁氧化物耦合厌氧生物系统；使甲基橙废水在铁氧化物耦合厌氧生物系统内充分混合反应。该方法仅加入少量纳米Fe₃O₄即可强化厌氧生物对甲基橙的降解效率，最佳条件下废水中偶氮染料去除率可达95％以上。且在还原过程中所需的碳源量被大幅度降低，仅为甲基橙理论还原量的2倍。纳米Fe₃O₄在外加磁场的作用下可以被回收，并可被多次重复使用，这进一步降低了废水的处理成本。

技术领域

本发明涉及印染废水处理的技术领域，具体地涉及一种强化厌氧生物降解甲基橙的处理方法。

背景技术

甲基橙因其染色稳定、价格低廉等优点已成为纺织印染行业合成染料的最大组成部分，并被广泛应用于食品、造纸和皮革等行业中。随着我国纺织印染行业规模和水平的不断提高，甲基橙的需求呈现显著的上升趋势，其通过生产废水等途径排放到环境中的种类和数量也不断增加，引发的环境问题日益严重。甲基橙在显色基团等作用下易吸收可见光，从而降低水体透明度并消耗大量溶解氧，造成水体的严重污染。此外，甲基橙在自然环境中较难降解且具有较强的生物毒性，易通过食物链等作用不断在人体内富集，从而威胁人类健康。因此，含甲基橙的印染废水必需在排放前进行无害化处理。

目前，国内外对含甲基橙废水的处理方法一般可分为物理法、化学法和生物修复法。其中生物修复法被认为是最为有效且对环境无害的方法。由于偶氮键的吸电子特性，甲基橙的生物降解易在厌氧体系转化成芳香胺类物质。该产物可在好氧条件下被进一步矿化。但是受电子转移速率的限制及甲基橙较强的生物毒性，厌氧生物降解甲基橙的效率一般较低，完全脱色需要较长的水力停留时间及较高的基质浓度，这对该技术的进一步工程化应用是十分不利的。

当环境中存在导电的铁氧化物时，微生物会优先利用这些物质进行胞外电子传递，且与以分子介质为主导的胞外电子传递相比，铁氧化物介导的电子传递效率要更高。目前，导电铁氧化物因其在环境中广泛存在、价格低廉、电子传递性能良好等优点，已广泛应用到生物修复、污泥消解、生物能源再生等领域。然而，以导电性铁氧化物材料为介导的胞外电子传递在厌氧生物还原偶氮染料体系中的研究尚缺乏相关的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强化厌氧生物降解甲基橙的处理方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

一种强化厌氧生物降解甲基橙的处理方法，包括：

S1、将甲基橙浓度为10mg/L的模拟废水加入到厌氧污泥中，其中，每L厌氧污泥加入0.5L模拟废水，待模拟废水中的甲基橙完全降解后，将模拟废水中的甲基橙浓度逐步提高至50mg/L，待出水质稳定后，完成污泥驯化；

S2、向驯化后的厌氧污泥中投入铁氧化物，构建铁氧化物耦合厌氧生物系统，其中，铁氧化物的加入量为0.5g/L；

S3、将碳源和甲基橙废水加入到铁氧化物耦合厌氧生物系统，其中，甲基橙废水与驯化后的污泥的体积比为4:1，碳源的加入量为还原相应浓度甲基橙所需量的2倍；

S4、使甲基橙废水在铁氧化物耦合厌氧生物系统内充分混合反应。

在一些实施方式中，碳源为葡萄糖、乙酸钠、甲醇或啤酒中的一种或多种。

在一些实施方式中，铁氧化物为纳米Fe₃O₄。

在一些实施方式中，铁氧化物的浓度为0.5-1.5g/L。

在一些实施方式中，步骤S4中，所述甲基橙废水采用序批式反应模式加入铁氧化物耦合厌氧生物系统。