一種溴氨酸好氧生物礦化的方法
2023-05-31 13:01:11 3
專利名稱：一種溴氨酸好氧生物礦化的方法
技術領域：
本發明屬於環境工程水處理技術領域，涉及一種溴氨酸好氧生物礦化的方法。
背景技術：
溴氨酸，學名為l-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸，是一種重要的蒽醌染料中間體， 廣泛用於合成蒽醌型分散染料、活性染料和酸性蒽醌染料等。溴氨酸呈紅色， 易溶於水，是一種難降解有機化合物。溴氨酸常存在於蒽醌染料及其中間體生 產廢水中，可引起嚴重的公眾健康和環境問題。
溴氨酸廢水的處理方法主要有物理法、化學法、生物法及這些方法的組合。 由於生物法具有操作簡單、運行成本低，無二次汙染的優點，因此是溴氨酸廢 水的首選處理方法。目前溴氨酸廢水生物法處理均集中於溴氨酸的生物脫色， 主要包括1)脫色菌篩選及其特性，如Zoog/oea/te&o/z"HP3、 F/avo6a"en'ww BX26、 /^ew^fowo"os JR-1~5、屍sei/cfomow(aw Nl 、 iS^/n.wgomo"oy sp.等；2)脫 色菌投入生物反應器中強化處理溴氨酸廢水，如Spfe'"gomo"o^p.加入膜生物反 應器中可提高反應器啟動速度和溴氨酸脫色能力。
溴氨酸生物脫色存在的主要問題是脫色後COD去除率僅達到50%左右， 主要脫色產物是2-氨基_3-羥基-5-溴苯磺酸，其在好氧條件下會逐漸形成黃色 的自氧化產物而難以進一步降解，從而阻礙溴氨酸徹底生物礦化。
發明內容
本發明的目的是針對溴氨酸好氧生物脫色中形成難降解自氧化產物而阻礙
其徹底生物降解的這一技術瓶徑，提供一種經濟、高效的溴氨酸好氧生物礦化 方法。
本發明的技術解決方案是在好氧反應器中加入高效吸附材料，既可作為載 體固定微生物，還可吸附脫色產物，使液相中的脫色產物保持較低濃度。在吸 附材料的原位生物再生過程中，脫色產物的降解速率大於其自氧化速率，有效 避免了脫色產物的自氧化，最終被徹底生物礦化。
具體步驟如下
步驟l.高效吸附材料的選擇及預處理
高效吸附材料包括活性炭氈、活性炭或樹脂，所用高效吸附材料形狀為粒 狀、粉狀或塊狀。
將所用的高效吸附材料用水衝洗3-5遍後，加水煮沸0.1-5小時，在水中浸泡 l-120小時，用水衝洗，將洗淨的高效吸附材料在50-200'C下烘乾後備用。 步驟2.降解微生物的馴化
在好氧生物反應器中按投配率1-100% (v/v)加入所用的高效吸附材料，接 種微生物為活性汙泥或活性汙泥中加入0.1-50% (w/w)溴氨酸脫色菌，接種微 生物在反應器中濃度為l-30g/L。
進水組成為溴氨酸、(NH4)2S04、 Na2HP04、 KH2P04、微量CaCl2、 MgS04、 FeCl3， COD: N: P=100: 5: 1。
汙泥馴化以間歇方式進行。每當進水COD去除率達85。/。以上時，再逐步加 大進水溴氨酸濃度，進入下一輪馴化，直至馴化完成。
汙泥馴化期間，溫度保持在10-40。C，溶解氧0.5-5mg/L，進水pH值為6-9。
步驟3.好氧生物反應器的啟動及運行
汙泥馴化完成後，反應器開始連續運行。根據進水COD去除狀況，調整基
質負荷和水力停留時間，以加速反應器的啟動。
當反應器穩定運行後，溴氨酸被徹底好氧生物礦化。
反應器運行期間，溫度保持在10-40°C，溶解氧0.5-5mg/L，進水pH值為
6腸9。
本發明的效果和益處是
(1) 所用高效吸附材料來源廣泛、工藝操作簡便。
(2) 在好氧生物反應器中加入高效吸附材料，可以有效地解決溴氨酸好氧 生物脫色中形成難降解自氧化產物而阻礙其徹底生物降解的這一技術瓶徑。
(3) 高效吸附材料的加入還可以增強微生物的耐鹽和耐毒能力，提高系統
抗衝擊負荷能力。
圖1是本發明提供的高效吸附材料-粘膠基活性炭氈的掃描電鏡照片。
圖2是本發明提供的活性炭氈強化溴氨酸好氧生物礦化的曲線圖。圖中縱 坐標表示COD濃度，單位為mg/L;橫坐標表示時間，單位為天。一令一代表反 應器進水C0D濃度； 一國一代表反應器出水COD濃度。圖2表明反應器穩定運 行後，COD去除率保持在95。/。左右。
具體實施例方式
下面結合技術方案和附圖對本發明作進一步說明，但本發明並不限於下述 實施例。
實施例1
活性炭氈強化溴氨酸好氧生物礦化所用高效吸附材料為粘膠基活性炭氈，每塊3x3x3mm3，表面積為800 m2/g，其形貌特徵如圖l所示。將活性炭氈用水衝洗3遍後，加水煮沸0.5h，在
水中浸泡12h，用水衝洗，將洗淨的活性炭氈在12(TC下烘乾後取出待用。 [2]降解微生物的馴化
在好氧生物反應器中按投配率15% (v/v)加入上述活性炭氈，接種微生物 為活性汙泥，在反應器中其濃度為3g/L。
進水為溴氨酸模擬廢水，其組成為溴氨酸300mg/L、 (NH4)2S04、 Na2HP04、 KH2P04、微量CaCl2、 MgS04、 FeCl3。 COD: N: P二100: 5: 1， pH值為7. 0。
汙泥馴化以間歇方式進行。將原進水稀釋5倍作為初始進水，每當進水中 COD去除率達85。/。以上時，再逐步增加進水中溴氨酸濃度，進入下一輪馴化， 直至馴化完成。汙泥馴化期間，溫度保持在28士rC，溶解氧〉2mg/L。好氧生物反應器的啟動及運行
汙泥馴化完成後，反應器開始連續運行。根據進水COD去除狀況，調整基 質負荷和水力停留時間，以加速反應器的啟動。
反應器運行期間，溫度保持在28士rC，溶解氧〉2mg/L。當反應器穩定運 行後，水力停留時間為24h，溴氨酸被徹底好氧生物礦化。
實施例2
顆粒活性炭強化溴氨酸好氧生物礦化活性炭選擇椰殼顆粒活性炭，其碘吸附值> 1000mg/g，溼度^10%， 強度2 96%，填充密度0.46 0.54 g/mL，粒徑0.9 1.6mm， pH6.5~8.5。將活 性炭用水衝洗5遍後，加水煮沸lh，在水中浸泡24h後用水衝洗，將洗淨的活 性炭在105'C下烘乾後取出待用。降解微生物的馴化
在好氧生物反應器中按投配率20% (v/v)加入上述活性炭，接種微生物為 活性汙泥，在反應器中其濃度為3g/L。進水為溴氨酸模擬廢水，其組成為溴氨酸300mg/L、 (NH4)2S04、 Na2HP04、 KH2P04、微量CaC丄2、 MgS04、 FeCl3。 COD: N: P二100: 5: 1， pH值為7.0。
汙泥馴化以間歇方式進行。將原進水稀釋5倍作為初始進水，每當進水中 COD去除率達85n/。以上時，再逐步增加進水中溴氨酸濃度，進入下一輪馴化， 直至馴化完成。汙泥馴化期間，溫度保持在28士rC，溶解氧〉2mg/L。好氧生物反應器的啟動及運行
汙泥馴化完成後，反應器開始連續運行。根據進水COD去除狀況，調整基 質負荷和水力停留時間，以加速反應器的啟動。
反應器運行期間，溫度保持在2肚rC,溶解氧〉2mg/L。當反應器穩定運行 後，水力停留時間為24h，溴氨酸被徹底好氧生物礦化。
脫色菌及活性炭氈強化溴氨酸好氧生物礦化 [l]按實施例1選擇及預處理活性炭氈 [2]降解微生物的馴化
在好氧生物反應器中按投配率18% (v/v)加入上述活性炭氈，接種微生物 為活性汙泥+6% (w/w)溴氨酸脫色菌，接種微生物在反應器中濃度為3.5g/L。
進水為溴氨酸模擬廢水，其組成為溴氨酸400mg/L、 (NH4)2S04、 Na2HP04、 KH2P04、微量CaCb、 MgS04、 FeCl3。 COD: N: P二100: 5: 1， pH值為7.0。
汙泥馴化以間歇方式進行。將原進水稀釋4倍作為初始進水，每當進水中 COD去除率達85n/。以上時，再逐步增加進水中溴氨酸濃度，進入下一輪馴化， 直至馴化完成。汙泥馴化期間，溫度保持在28士rC，溶解氧〉2mg/L。好氧生物反應器的啟動及運行
汙泥馴化完成後，反應器開始連續運行。根據進水COD去除狀況，調整基質負荷和水力停留時間，以加速反應器的啟動。
反應器運行期間，溫度保持在28士rC，溶解氧〉2mg/L。當反應器穩定運行 後，水力停留時間為30h，溴氨酸被徹底好氧生物礦化。
權利要求
1、一種溴氨酸好氧生物礦化的方法，包括以下步驟(1)吸附材料的選擇及預處理，(2)吸附材料及接種微生物加入好氧生物反應器中馴化降解微生物，(3)好氧生物反應器的啟動及運行，其特徵在於在好氧生物反應器中按投配率1-100％(v/v)加入吸附材料，同時接種活性汙泥或活性汙泥中加入0.1-50％(w/w)溴氨酸脫色菌。
2、 根據權利要求1所述的一種溴氨酸好氧生物礦化的方法，其特徵在於所用吸附材料包括活性炭氈、活性炭或樹脂，所用吸附材料形狀為粒狀、粉狀或塊 狀。
全文摘要
一種溴氨酸好氧生物礦化的方法，屬於環境工程水處理技術領域。其特徵是在好氧生物反應器中加入高效吸附材料，既可作為載體固定微生物，還可吸附脫色產物，使液相中的脫色產物保持較低濃度，在吸附材料的原位生物再生過程中，脫色產物的降解速率大於其自氧化速率，有效避免了脫色產物的自氧化，從而使溴氨酸徹底生物礦化。本發明效果和益處是所用高效吸附材料來源廣泛、工藝操作簡便，有效地解決了溴氨酸好氧生物脫色中形成難降解自氧化產物而阻礙其徹底生物降解的這一問題，提供了一種經濟、高效的溴氨酸好氧礦化技術，在蒽醌染料及其中間體廢水的處理中具有廣闊的應用前景。
文檔編號C02F1/68GK101391856SQ200810228328
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月25日 優先權日2008年10月25日
發明者紅 呂, 周集體, 偉 張, 張祿豔, 競 王, 金若菲 申請人:大連理工大學