[发明专利]一种基于微生物电极呼吸强化偶氮染料厌氧降解转化的工艺

说明书

技术领域：

本发明属于偶氮染料废水降解领域，具体涉及一种基于微生物电极呼吸强化偶氮染料厌氧降解转化的工艺。

背景技术：

含偶氮染料的印染废水色度大、浊度大，有机物浓度高，水质成分复杂，直接排放到水体中会影响光的透射以及水体中溶解氧的减少而影响水生生物的正常生存与生长。另外，偶氮染料分子结构中因为存在N＝N双键导致分子稳定难以被微生物利用降解，而且其降解代谢的初级代谢产物为芳香胺等具有潜在毒性和致癌性，对水生生物、生态环境甚至人体都有着极大的危害。如何对染料废水中的偶氮染料脱色脱毒成为一个历史性的难题。

传统的物理化学方法或是能耗高、药耗大，或是二次污染大、后期处理难度大、容易受到复杂成分的干扰，而常规的生物处理因为启动周期长、脱色率低，使得处理效果不尽人意。但常规的生物处理方法对于易降解有机物处理效果明显，而且能耗低。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于微生物电极呼吸强化偶氮染料厌氧降解转化的工艺。

本发明的基于微生物电极呼吸强化偶氮染料厌氧降解转化的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

将微生物电化学系统置于厌氧反应器中形成耦合反应器，然后在室温条件下接种厌氧污泥，调节偶氮染料废水的调节pH值、水力停留时间、进水COD浓度和进水偶氮染料浓度后，偶氮染料废水依次经过过滤、沉淀，通过蠕动泵作用进入耦合反应器，在耦合反应器中偶氮染料废水被厌氧反应器初步降解后脱色明显，并同时通过微生物电化学系统的处理使得产气与产电过程达到平衡，从而提高偶氮染料废水的脱色程度及降解率，最后偶氮染料废水经过二沉池排出。

所述的pH值优选为7～8，所述的水力停留时间优选为1～3d，所述的进水COD浓度优选为500～1000mg/L，所述的进水偶氮染料浓度优选为200～800mg/L。

所述的微生物电化学系统，优选为微生物燃料电池。

所述的微生物燃料电池中的微生物为厌氧菌，厌氧菌主要分为能够促进生物膜形成的菌群和具有纳米导线、电子穿梭体等特殊结构的电化学活性菌群，包括动胶菌属、地杆菌属、不动杆菌属等。

所述的厌氧反应器，优选为厌氧折流板反应器(ABR)。

所述的室温条件，优选不高于35℃。

所述的过滤，优选用筛网进行过滤。筛网可以起到初沉池的作用。

所述的筛网，其孔眼直径优选为小于4mm，进一步优选为0.15～1.0mm。

优选偶氮染料废水中污泥最后通过污泥浓缩池排出。

所述的蠕动泵为一种将废水泵入到耦合反应器中的动力装置。

所述的二沉池，其作用主要是稳定出水水质、沉淀耦合反应器出水中较多的悬浮物。

本发明的基于微生物电极呼吸强化偶氮染料厌氧降解转化的工艺是将常规的生物处理方法与新兴的微生物燃料电池耦合，人为驯化和富集产电菌，使微生物电极呼吸与偶氮染料呼吸同步在反应器中进行，通过生物阴极产生的活性氧等高效催化降解偶氮染料，达到强化偶氮染料的脱色脱毒并且同时电能回收的目的。

本发明将偶氮染料废水充分的进行厌氧降解，使得其中易降解有机物能够被发酵细菌充分利用进行发酵水解成小分子有机酸，同时在产电微生物的作用下产生大量的质子和电子，电子通过微生物传递到达阳极并经过外电路到达阴极，而质子则向阴极移动，从而构成闭合回路形成电流。同时，会在生物阴极一段产生大量的活性氧原子等具有高效催化活性的基团，这样以偶氮染料为电子受体进行偶氮键的断裂从而达到脱色的目的。ABR(厌氧折流板反应器)是传统反应器中处理高浓度有机废水的高效反应器，它将流态技术应用于反应器中，水力条件良好、生物固体截留能力强、污泥产率低、微生物种群分布合理、结构简单、启动较快等突出优点，可以达到偶氮染料废水初步脱色降解的目的。MFC(微生物燃料电池)是一种新兴的生物电化学系统，通过人为添加电极可以富集产电微生物，从而将微生物电极呼吸引入到反应器中，从而强化偶氮染料的生物降解。

本发明的一个技术要点在于利用ABR反应器对偶氮染料废水进行初步的厌氧降解。偶氮染料废水经过调节pH、水力停留时间、进水COD浓度、进水偶氮染料浓度、过滤、沉淀等前处理后，进入ABR反应器。ABR反应器在室温下进行，不需要人为控制温度，节省电能的消耗。在ABR反应器中，偶氮染料废水中的易降解有机物在厌氧环境下得到初步降解，COD去除率较高，同时废水色度有明显改善。