偶氮染料金橙II的厌氧生物降解方法以及废水的处理方法技术

本发明专利技术提供了一种偶氮染料金橙II的厌氧生物降解方法，包括以下步骤：通过序批模式，以甲烷作为电子供体，偶氮染料金橙II作为电子受体，采用反硝化厌氧甲烷氧化古菌对偶氮染料金橙II进行厌氧生物降解。DAMO古菌在将甲烷氧化为二氧化碳的过程中，将产生的电子传递给偶氮染料金橙II，使其还原为对氨基苯磺酸和1‑氨基‑2‑萘酚，实现DAMO古菌对偶氮染料的厌氧微生物降解。不管是在经济方面还是环境友好方面均有很大的优势，而且DAMO古菌在自然界广泛存在，有利于其在偶氮染料甚至其他有机物厌氧微生物处理中大规模应用。

Anaerobic Biodegradation of Azo Dye Golden Orange II and Treatment of Wastewater

The present invention provides an anaerobic biodegradation method of azo dye Jin Orange II, which includes the following steps: anaerobic biodegradation of azo dye Jin Orange II by denitrifying anaerobic methane oxidizing archaea using methane as electron donor and azo dye Jin Orange II as electron acceptor in a sequencing batch mode. In the process of oxidizing methane to carbon dioxide, DAMO Archaea transferred the electrons generated to the azo dye Jincheng II, which was reduced to p-Aminobenzene Sulfonic Acid and 1 amino 2 naphthol to realize the anaerobic microbial degradation of azo dyes by DAMO archaea. Both economically and environmentally friendly, DAMO Archaea have great advantages. Moreover, DAMO Archaea widely exist in nature, which is conducive to its large-scale application in the treatment of azo dyes and even other organic anaerobic microorganisms.

【技术实现步骤摘要】
偶氮染料金橙II的厌氧生物降解方法以及废水的处理方法
本专利技术属于有机废水处理
，尤其涉及一种偶氮染料金橙II的厌氧生物降解方法以及废水的处理方法。
技术介绍
偶氮染料由于易于合成，价格低廉，具有较好的染色性能等优点，成为纺织品、纸张、皮革、食品、化妆品和制药等行业中被广泛使用的工业染料。虽然偶氮染料具有色度高、稳定性强的优势，但分子结构非常稳定，难以降解。而且偶氮染料的降解产物，比如芳香胺类物质，可以改变DNA的结构而引起病变甚至癌变。所以含偶氮染料废水排放到环境中对生物以及人类健康有很大的危害。此外，含偶氮染料的废水排放还会引起水环境变色、水质下降以及水中水生植物、浮游动物和微生物的死亡。现有的废水处理工艺无法有效的去除偶氮染料。化学和物理方法比较昂贵，且易造成二次污染，难以大规模应用于偶氮染料废水处理当中。比如高温催化氧化对含染料废水具有明显的处理效果，但是其反应条件苛刻，运行费用高，限制了其应用范围，使其只能应用于少量高浓度有机污水的处理。相对而言，生物法具有经济、环境友好的优点。偶氮染料的降解机理有吸附、酶促降解或者二者结合。偶氮染料降解的第一步是偶氮键的断裂，这个过程很容易由厌氧微生物来完成，乙酸，乙醇或者葡萄糖在偶氮染料的厌氧生物降解中是常用的电子供体，而且往往需要额外投加，在一定程度上提高了生物法的费用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种偶氮染料金橙II的厌氧生物降解方法以及废水的处理方法，能够将偶氮染料金橙II进行高效的降解，成本较低。为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种偶氮染料金橙II的厌氧生物降解方法，包括以下步骤：通过序批模式，以甲烷作为电子供体，偶氮染料金橙II作为电子受体，采用反硝化厌氧甲烷氧化古菌对偶氮染料金橙II进行厌氧生物降解。本专利技术采用序批模式进行厌氧生物降解，所述序批模式是厌氧生物降解领域术语，指定期给厌氧生物降解体系更换新鲜的厌氧培养基，定量向厌氧生物降解体系中加入有机物使其维持一定浓度的模式。在本专利技术中，优选的，更换厌氧培养基的时间为10～12d。所述有机物为偶氮染料金橙II，所述加入有机物的浓度优选为45～50mg/L。本专利技术优选的，用CH4/CO2混合气体向体系中曝气以确保厌氧环境。所述CH4的体积比优选为90％～95％。所述曝气的时间优选为15～20min。本专利技术以甲烷作为唯一的电子供体。甲烷作为最简单的碳氢化合物，是天然气的主要成分，燃烧性能优良，具有很大的经济价值。同时它也是一种温室效应很强的气体，温室效应约为二氧化碳的30倍。本专利技术以甲烷作为唯一的电子供体，成本较低，且更为环保。所述甲烷通过甲烷和二氧化碳的混合气体提供。所述CH4的体积比优选为90％～95％。本专利技术中，偶氮染料金橙II作为电子受体，不额外提供其他电子受体。本专利技术采用反硝化厌氧甲烷氧化古菌对偶氮染料金橙II进行厌氧生物降解。反硝化厌氧甲烷氧化(Denitrifyinganaerobicmethaneoxidation，DAMO)古菌在自然界中分布比较广泛，例如，淡水河流底泥、水稻田、湿地生态系统、垃圾渗滤液、污水处理厂和泥炭地等环境。所以，实现DAMO古菌对偶氮染料的厌氧微生物降解，不管是在经济方面还是环境友好方面均有很大的优势，而且DAMO古菌在自然界广泛存在，有利于其在偶氮染料甚至其他有机物厌氧微生物处理中大规模应用。本专利技术中，所述反硝化厌氧甲烷氧化古菌可以为一般市售，或者按照本领域技术人员熟知的方法制备，优选按照以下方法制备：以甲烷作为电子供体，NaNO3作为电子受体，对底泥进行驯化富集，至NO3--N还原速率为28.65mg/L/d以上。所述甲烷为唯一的电子供体，NaNO3为唯一的电子受体。本专利技术对所述底泥的来源并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的适用底泥，如淡水河流底泥、水稻田、湿地生态系统、垃圾渗滤液、污水处理厂和泥炭地等环境中取得的底泥。在本专利技术的一些具体实施例中，所述底泥为苏州一条淡水河流的底泥。在本专利技术的一些具体实施例中，所述对底泥进行驯化富集具体为：1)利用厌氧培养基，取底泥悬浮液进行离心分离，清洗多次，每次去掉上清液，保留底泥；2)在反应器中加入培养基，再加入离心后的底泥，底物只加80mg/L的NO3--N，顶空只含有CH4和CO2；3)定期检测NO3--N消耗情况，待NO3--N低于10mg/L时，补充NO3--N至80mg/L；4)每隔一段时间更换一次培养基，并添加底物NO3--N，用CH4/CO2爆气15分钟。本专利技术优选的，体系中，所述偶氮染料金橙II的初始浓度为45-50mg/L。本专利技术中，所述厌氧生物降解的厌氧培养基包括：常量元素，酸性微量元素和碱性微量元素。优选的，所述常量元素包括：KHCO3，KH2PO4，MgSO4和CaCl2；所述酸性微量元素包括：FeSO4，ZnSO4，CoCl2，MnCl2，CuSO4，NiCl2·6H2O，H3BO3和HCl；所述碱性微量元素包括：Na2WO4·2H2O，Na2MoO4和NaOH。在本专利技术的一些具体实施例中，所述常量元素优选包括(每L)：KHCO3,0.5g；KH2PO4,0.05g；MgSO4·7H2O,0.2g；CaCl2,0.2265g；所述酸性微量元素优选包括(每L)：FeSO4·7H2O,2.085g；ZnSO4·7H2O,0.068g；CoCl2·6H2O,0.12g；MnCl2·4H2O,0.5g；CuSO4,0.32g；NiCl2·6H2O,0.095g；H3BO3,0.014g；HCl,100mmol；所述碱性微量元素优选包括(每L)：Na2WO4·2H2O,0.05g；Na2MoO4,0.242g；NaOH,0.4g。本专利技术优选的，所述厌氧生物降解的pH值为7.0～7.3。本专利技术优选的，所述厌氧生物降解的温度为35～37℃。本专利技术优选的，所述厌氧生物降解在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速度为150～180rpm。本专利技术还提供了一种含偶氮染料金橙II废水的厌氧生物降解方法，包括以下步骤：通过序批模式，以甲烷作为电子供体，偶氮染料金橙II作为电子受体，采用反硝化厌氧甲烷氧化古菌对偶氮染料金橙II进行厌氧生物降解。所述废水中，偶氮染料金橙II的含量为45～50mg/L。与现有技术相比，本专利技术提供了一种偶氮染料金橙II的厌氧生物降解方法，包括以下步骤：通过序批模式，以甲烷作为电子供体，偶氮染料金橙II作为电子受体，采用反硝化厌氧甲烷氧化古菌对偶氮染料金橙II进行厌氧生物降解。DAMO古菌在将甲烷氧化为二氧化碳的过程中，将产生的电子传递给偶氮染料金橙II，使其还原为对氨基苯磺酸和1-氨基-2-萘酚。实现DAMO古菌对偶氮染料的厌氧微生物降解，不管是在经济型还是环境友好型方面有很大的优势，而且DAMO古菌在自然界广泛存在，有利于其在偶氮染料甚至其他有机物厌氧微生物处理中大规模应用。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的反硝化厌氧甲烷氧化古菌降解偶氮染料金橙II的浓度折线图；图2为本专利技术实施例2提供的同位素甲烷与偶氮染料金橙II浓度变化的关系。具体实施方式为了进一步说明本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的偶氮染料金橙II的厌氧生物降解方法以及废水的处理方法进行详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.偶氮染料金橙II的厌氧生物降解方法，包括以下步骤：通过序批模式，以甲烷作为电子供体，偶氮染料金橙II作为电子受体，采用反硝化厌氧甲烷氧化古菌对偶氮染料金橙II进行厌氧生物降解。

【技术特征摘要】
1.偶氮染料金橙II的厌氧生物降解方法，包括以下步骤：通过序批模式，以甲烷作为电子供体，偶氮染料金橙II作为电子受体，采用反硝化厌氧甲烷氧化古菌对偶氮染料金橙II进行厌氧生物降解。2.根据权利要求1所述的厌氧生物降解方法，其特征在于，所述厌氧生物降解的厌氧培养基包括：常量元素，酸性微量元素和碱性微量元素；所述常量元素包括：KHCO3，KH2PO4，MgSO4和CaCl2；所述酸性微量元素包括：FeSO4，ZnSO4，CoCl2，MnCl2，CuSO4，NiCl2·6H2O，H3BO3和HCl；所述碱性微量元素包括：Na2WO4·2H2O，Na2MoO4和NaOH。3.根据权利要求1所述的厌氧生物降解方法，其特征在于，所述厌氧生物降解的pH值为7.0～7.3。4.根据权利要求1所述的厌氧生物降解方法，其特征在于，所述厌氧生物降解的温度为35～37℃。5.根据权利要求1所述的厌氧生物降解方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾建雄，王秀宁，白亚南，张伟，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34