[發明專利]一種電-微生物反應器處理木質素廢水的方法

在審

• 申請號: 201810960891.3
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN108928908A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 丁麗麗;張璐璐;任洪強;黃輝
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/12;C02F103/28;C02F101/34
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 劉琦

本發明的電?微生物反應器處理木質素廢水的方法，向電?微生物反應器內部投加好氧活性污泥，然后將COD濃度≤530mg/L的含木質素廢水泵入電?微生物反應器，且廢水中添加了濃度為300～400mg/L的可生物降解碳源，然后按照進水、曝氣、沉淀、排水的流程循環運行處理，并在曝氣階段通過電?微生物反應器內設置的陽極板和陰極板向廢水施加10～30mA、≤10V的直流電場，同時調節廢水pH，使整個運行過程中廢水pH維持在7.0～7.5之間。本發明將直流電場與SBR反應器耦合來處理木質素廢水，使得電化學與生物反應在同一反應器中進行，提高了微生物活性，富集了木質素降解功能菌屬，具有運行穩定、處理效率高、操作簡便等優點，而且不會產生二次污染。

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，涉及一種電-微生物反應器處理木質素廢水的方法。

背景技術

木質素及其降解物是造紙廢水的重要成分，具有復雜的苯環結構，傳統生物處理對其降解耗時長、去除率低。木質素的多酚化合物能夠破壞微生物的細胞膜并導致細菌溶解，從而對污水處理系統中的微生物群落產生毒性。電-微生物系統作為一種前景廣闊的技術，在難降解有機廢水處理領域(造紙廢水、芳香類物質、酚類物質等)已有廣泛的應用。

電-微生物系統中的污染物降解是電化學反應與生物代謝的耦合，從而增強了生物降解效率。微生物可利用由陰極提供的電子并增強其活性。另外，在電-微生物系統中可以觀察到陽極氧化反應，因此可以提高廢水中的污染物降解效率。研究表明，直流電場對細胞生長、葡萄糖消耗、脫氫酶活性和生物高分子的合成具有刺激作用。通過直接(從電極到細菌的電子轉移)和間接刺激(通過水電解反應的電子轉移)提高了基質的利用率，增強了微生物的新陳代謝作用。影響電-微生物系統處理效率的因素有很多，包括影響微生物生長的因素、電流密度和持續時間、電場作用方式、微生物種類和反應器構型等。目前采用外加直流電場的方式處理木質素廢水的研究尚鮮見報道。因此，是否可采用電-微生物系統有效強化木質素降解仍有待研究。

生物法降解木質素廢水的相關專利包括：中國專利申請號201310558055.X，公開了一種用于降解木質素廢水的復合菌群及其制備方法，該方法先分別挑取土壤桿菌(Agrobacterium sp.)，桿狀菌(Bacillus sp.)，陰溝腸桿菌(Enterobacter.cloacae.)，戈登氏菌(Gordonia sp.)，惡臭假單胞菌(Pseudomonas stutzeri.)接種培養；按體積百分比計，分別取一定比例的上述菌屬活化后，混合投入到廢水中。該方法通過菌屬間的協調作用，能有效提高微生物處理木質素的降解效率，但操作復雜，不適合普遍推廣使用；中國專利申請號201410193429.7，公開了一株可高效降解木質素的乙酸鈣不動桿菌，該菌對木質素具有高效降解作用，其可以在以木質素為唯一碳源的木質素無機鹽培養液中生長，但未在廢水處理領域應用，應用范圍較窄。因此，對于木質素廢水來說，研究一種經濟簡單且實用性較強的利用電-微生物系統處理木質素廢水的方法具有重大意義。

發明內容

技術問題：針對傳統生物處理對木質素降解耗時長、去除率低的問題，本發明提供一種運行穩定、處理效率高、能耗低的電-微生物反應器處理木質素廢水的方法，該方法使木質素去除率提高1.5倍以上，而且不會產生二次污染。同時，本發明可促進大分子物質的有效降解，使得出水中以小分子物質為主，為廢水有效能源化和資源化提供技術支撐。

技術方案：為解決上述問題，本發明的電-微生物反應器處理木質素廢水的方法，包括以下步驟：

(1)在電-微生物反應器中設置平行放置的陽極板和陰極板，并將所述陽極板和陰極板分別連接到直流穩壓電源的正、負極上；

(2)向電-微生物反應器內部投加好氧活性污泥，然后將COD濃度≤530mg/L的含木質素廢水泵入電-微生物反應器，所述廢水中有濃度為300～400mg/L的可生物降解碳源和濃度為100mg/L～200mg/L的木質素，調節廢水pH在7.5～7.7之間；