铁还原生化处理对垃圾渗滤液膜工艺浓缩液的减量方法技术

一种铁还原生化处理对垃圾渗滤液膜工艺浓缩液的减量方法：在厌氧环境下，以赤铁矿颗粒为微生物载体及电子受体，引入混合铁还原菌种负载于赤铁矿表面的减量方法介质，通过化学配位和生物氧化反应，去除垃圾渗滤液中难降解有机物以及小分子有机物。本发明专利技术可有效削减垃圾渗滤液传统膜工艺膜浓缩液的产生量，同时降低膜工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
铁还原生化处理对垃圾渗滤液膜工艺浓缩液的减量方法
本专利技术涉及垃圾渗滤液膜工艺的改进方法，更具体地涉及铁还原生化处理对垃圾渗滤液膜工艺浓缩液的减量方法。
技术介绍
填埋场中产生的渗滤液是一种具有急性和慢性毒性的高浓度废水。在《生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范(HJ-564-2010)》中，渗滤液处理工艺可分为预处理、生物处理和深度处理三种。我国垃圾填埋场的渗滤液处理大多先经过絮凝沉淀预处理，在通过O/A-MBR组合工艺去除垃圾渗滤液中的污染物，处理后COD浓度能控制在400-500mg/L，氨氮的去除率为80％-90％，随后大部分处理工艺中会采用反渗透膜处理渗滤液，处理后的渗滤液可以达标排放。垃圾渗滤液膜工艺浓缩液(以下简称膜浓缩液)是垃圾渗滤液经过生物降解之后被纳滤(或反渗透膜)截留的残余液，一般不具有可生化性，主要成分为腐殖质类物质，呈棕黑色，有机物浓度很高，并且含有大量的金属离子，处置不当很容易造成严重的二次污染。膜浓缩液的体积占垃圾渗滤液原液体积的8-20％，其转移运输费用高。常规的膜浓缩液处理方法如混凝沉淀、蒸发浓缩或吸附焚烧等，或处理效果不好，或使用条件苛刻，处理费用偏高，因此有必要寻找新型膜浓缩液的减量方法。一些铁还原微生物能够利用Fe(III)作为电子受体，以有机物或氢等还原态物质作为电子供体，进行生命代谢活动。有研究表明腐殖质类物质可以作为电子穿梭体，促进三价铁氧化矿物的生物还原过程，进而加快还原态物质的氧化。主要表现为：三价铁氧化矿物能将腐殖质类物质进行吸附，在铁还原微生物作用下，两者形成配位体，加速有机物厌氧生物氧化的进程。赤铁矿(α-Fe2O3)作为三价铁氧化矿物的一种，其在自然界中分布广泛、储量较高。目前大量的研究已证实赤铁矿作为电子受体对还原态污染物的生化处理能力。赤铁矿为电子受体的铁还原生化处理过程，对于膜浓缩液的削减及处理具有一定潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铁还原生化处理对膜浓缩液的减量方法，对混合铁还原菌驱动的厌氧生物氧化有机物过程进行强化，为传统膜浓缩液量的减量提供一种经济有效的方法。为实现上述目的，本专利技术提供的铁还原生化处理对垃圾渗滤液膜工艺浓缩液的减量方法是：在厌氧环境下，以赤铁矿颗粒为微生物载体及电子受体，引入混合铁还原菌种负载于赤铁矿表面的减量方法介质，通过化学配位和生物氧化反应，去除垃圾渗滤液中难降解有机物以及小分子有机物。所述的减量方法，其中，赤铁矿通过粉碎筛分，所用粒径为2-4mm。所述的减量方法，其中，混合铁还原菌种包括Sphingomonaspaucimobilis、GeneraLactococcus、GeneraAzospirillum、Geobacillusstearothermophilus、Pseudomonasspp.、Aquabacteriumstrains和Hydrogenophaga，按浓度比5-7:10-12:4-6:4-6:6-8:9-11:10-12进行混合，配制的混合菌种在铁还原菌液体培养基中厌氧培养。所述的减量方法，其中，铁还原菌液体培养基配方为：NH4Cl0.535g/L，KH2PO40.136g/L，MgCl2·6H2O0.204g/L，CaCl2·2H2O0.147g/L，NaHCO32.52g/L，CH3COONa0.82g/L，柠檬酸铁0.735g/L，微量元素混合溶液10mL/L，维生素混合溶液10mL/L。所述的减量方法，其中，混合铁还原菌种负载于赤铁矿表面分为接种挂膜法和自然挂膜法。所述的减量方法，其中，接种挂膜法是将赤铁矿浸泡于内含混合菌种的培养基中并持续通入氮气，固液分离，所得固相作为浓缩液的减量方法介质。所述的减量方法，其中，自然挂膜法是将赤铁矿浸泡于内含混合菌种的培养基中直接浸泡，随后直接将固、液混合体系作为浓缩液的减量方法介质。本专利技术具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术所用的赤铁矿及混合菌种(Sphingomonaspaucimobilis、GeneraLactococcus、GeneraAzospirillum、Geobacillusstearothermophilus、Pseudomonasspp.、Aquabacteriumstrains和Hydrogenophaga)分布广泛，价格便宜，方法的实用性高；(2)本专利技术所述操作流程简便，应用过程中无需额外能源及人工维护，适用于垃圾渗滤液中难降解有机物及小分子有机物的去除。(3)本专利技术所述垃圾渗滤液处理方法充分利用了最古老的生命过程-厌氧生物氧化的原理，削减膜浓缩液的产生量，一定程度上解决了垃圾渗滤液膜浓缩液处理难的问题。附图说明图1为铁还原生化处理削减垃圾渗滤液膜浓缩液产量的原理；图2为铁还原生化处理削减垃圾渗滤液膜浓缩液产量的处理流程；图3为铁还原生化处理削减垃圾渗滤液膜浓缩液产量的效果，其中图3a为COD浓度，图3b为DOC浓度，图中：■为非生物反应体系，▲为生物反应体系，△为纳皮尔自然对数；图4为铁还原生化处理削减垃圾渗滤液膜浓缩液产量的有机组分鉴定，其中图4a为非生物反应体系，图4b为生物反应体系；图中：1是对甲基酚(9.62min)、2是异壬酸(10.23min)、3是正辛酸(12.23min)、4是丁二酸单甲酯(13.68min)、5是五甲基吲哚(15.99min)、6是3-丁炔-2-醇(16.02)、7是3,5-二叔丁基苯醇(18.63min)、8是十四烷基二甲基叔胺(19.55min)、9是十六酸(20.67min)、10是邻苯二甲酸二异丁酯(22.24min)、11是十六酰胺(23.74min)、12是油酰胺(25.19min)、13是邻苯二甲酸二2-乙基己基)酯(26.22min)。具体实施方式本专利技术采用了如下技术方案，其中：赤铁矿通过粉碎筛分，所用粒径为2-4mm；在厌氧环境下，以赤铁矿颗粒(粒径2-4mm)为微生物载体及电子受体，引入混合铁还原菌种以浸泡挂膜的方式负载于赤铁矿表面，通过化学配位、生物氧化反应，对垃圾渗滤液(初始COD浓度500-700mg·L-1)中难降解有机物(例如胡敏酸、富里酸等腐殖质大分子类)以及小分子有机物(例如挥发性脂肪酸、卤代烃等)去除，去除率可达80％以上；其中部分有机物包括：对甲基酚、异壬酸、正辛酸、丁二酸单甲酯、五甲基吲哚、3-丁炔-2-醇、3,5-二叔丁基苯醇、十四烷基二甲基叔胺、十六酸、邻苯二甲酸二异丁酯、十六酰胺、油酰胺、邻苯二甲酸二2-乙基己基酯；混合铁还原菌种包括Sphingomonaspaucimobilis、GeneraLactococcus、GeneraAzospirillum、Geobacillusstearothermophilus、Pseudomonasspp.、Aquabacteriumstrains和Hydrogenophaga等菌种，按浓度比6:11:5:5:7:10:11进行混合，配制的混合菌种在铁还原菌液体培养基中厌氧培养10～30天；所述铁还原菌液体培养基配方为：NH4Cl(0.535g/L)，KH2PO4(0.136g/L)，MgCl2·6H2O(0.204g/L)，CaCl2·2H2O(0.147g/L)，NaHCO3(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁还原生化处理对垃圾渗滤液膜工艺浓缩液的减量方法：在厌氧环境下，以赤铁矿颗粒为微生物载体及电子受体，引入混合铁还原菌种负载于赤铁矿表面的减量方法介质，通过化学配位和生物氧化反应，去除垃圾渗滤液中难降解有机物以及小分子有机物。

【技术特征摘要】
1.一种铁还原生化处理对垃圾渗滤液膜工艺浓缩液的减量方法：在厌氧环境下，以赤铁矿颗粒为微生物载体及电子受体，引入混合铁还原菌种负载于赤铁矿表面的减量方法介质，通过化学配位和生物氧化反应，去除垃圾渗滤液中难降解有机物以及小分子有机物。2.根据权利要求1所述的减量方法，其中，赤铁矿通过粉碎筛分，所用粒径为2-4mm。3.根据权利要求1所述的减量方法，其中，混合铁还原菌种包括Sphingomonaspaucimobilis、GeneraLactococcus、GeneraAzospirillum、Geobacillusstearothermophilus、Pseudomonasspp.、Aquabacteriumstrains和Hydrogenophaga，按浓度比5-7:10-12:4-6:4-6:6-8:9-11:10-12进行混合，配制的混合菌种在铁还...

【专利技术属性】
技术研发人员：席北斗，李瑞，李鸣晓，姜玉，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11