一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法

本发明属于环境功能材料及废水处理，具体涉及一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法。

背景技术：

1、我国作为全球主要的原料药生产国，其原料药产量已达全球产量的70%以上，抗生素总体产能与产量均居世界首位。然而，抗生素生产过程中产生的制药废水，具有水质成分复杂、污染物浓度高、生物毒性强、可生化性差、含盐量高及水量波动显著等典型特征，被普遍认为是当今最难处理的高浓度有机废水之一。而厌氧生物处理技术具有耐高有机负荷、污泥产量低、运行成本低等显著优势，被认为是处理高浓度抗生素制药废水高效可行的技术路径。其中，厌氧颗粒污泥的形成是高效厌氧反应器快速启动与稳定运行的核心前提，但在高毒性、高盐度等极端环境条件下，厌氧微生物的代谢活性易受抑制，功能性微生物群落难以有效富集且易随出水流失，导致污泥颗粒化进程缓慢，反应器启动周期显著延长。因此，如何提升系统的处理稳定性与效率，破解高毒高盐环境下厌氧污泥颗粒化的技术瓶颈，已成为该领域亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、本发明为解决背景技术存在的上述问题，提供一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法。本发明的铁锰负载载体可有效富集厌氧功能性微生物群落，使厌氧污泥在制药废水高毒、高盐等极端环境胁迫下，仍保持良好的活性，颗粒化时间较传统厌氧过程缩短30%以上，cod去除容积负荷较传统厌氧过程提升15%以上；同时该载体具有易回收、可重复利用、制备工艺简单及成本低等优点，在提升制药废水处理效能、降低综合运行成本等方面展现出重要潜力，具有突出的综合优势与广阔的应用前景。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法，所述方法包括以下步骤：

4、步骤一：混合溶液浸渍制备：称取六水合三氯化铁（fecl3·6h2o）与四水合二氯化锰（mncl2·4h2o），加入去离子水配制成混合溶液，并用盐酸调节ph=1防止fe3+析出，称取阳离子交换树脂置于混合溶液内，在室温条件下采用搅拌器以350~450 r/min连续搅拌8~12h或浸渍12~16d，使fe3+与mn2+充分浸渍并渗透至树脂内部，搅拌浸渍完成后将样品置于真空干燥箱中干燥8~12h，得到铁锰负载阳离子交换树脂载体；如果载体用量较大，制备时没有搅拌条件，可不进行搅拌，将搅拌改为在室温条件下浸渍12~16d，该时长可根据浸渍情况适当调整，浸渍完成后将样品滤出干燥后得到铁锰负载阳离子交换树脂载体。

5、步骤二：驯化污泥接种：取经过驯化后对制药废水有一定耐受性的厌氧活性污泥接种至uasb反应器中，保证反应器内污泥浓度≥10000mg/l；

6、步骤三：铁锰负载载体投加：向uasb反应器内投加5%~10%有效容积的铁锰负载阳离子交换树脂载体，静置沉淀24~48h后向uasb反应器中通入制药废水，反应器正常运行。

7、进一步地，步骤一中，通过调整混合溶液浓度、体积及阳离子交换树脂质量，使铁锰负载阳离子交换树脂载体的铁锰负载量为0.05~0.07mgfe3+/g树脂，0.10~0.14mgmn2+/g树脂。

8、进一步地，步骤一中，通过调整混合溶液浓度、体积及阳离子交换树脂质量，使铁锰负载阳离子交换树脂载体的铁锰负载量为0.06mgfe3+/g树脂，0.12mgmn2+/g树脂。所称取的阳离子交换树脂、六水合三氯化铁（fecl3·6h2o）与四水合二氯化锰（mncl2·4h2o）的质量，以及混合溶液的体积均仅提供比例参考，实际应用过程中根据所需负载量配制即可。

9、进一步地，步骤二中，所接种的驯化污泥取自制药废水处理厂厌氧罐内已稳定运行的厌氧污泥。

10、进一步地，步骤三中，uasb反应器的水力停留时间hrt为24h，设计上升流速为0.5m/h，外部设置温控系统控制温度在35±2℃。

11、进一步地，步骤三中，uasb反应器采用侧面进水，底部回流，上端溢流出水，顶部设置集气装置。

12、进一步地，通入uasb反应器中的制药废水的cod浓度、抗生素浓度及盐度分三阶段逐步提升，第ⅰ阶段cod浓度为1500mg/l，抗生素浓度为250mg/l，不引入盐度，第ⅱ阶段cod浓度为3000mg/l，抗生素浓度为500mg/l，盐度5g/l，第ⅲ阶段cod浓度为4000mg/l，抗生素浓度为500mg/l，盐度10g/l。

13、进一步地，uasb反应器运行过程中需向其内投加碳酸氢钠，控制反应器内的ph为7.0~7.5，防止系统酸化崩溃。

14、本发明相对于现有技术的有益效果为：本发明以0017苯乙烯系凝胶强酸阳离子交换树脂为前驱体，通过三氯化铁与二氯化锰混合溶液搅拌浸渍法，构建具有优良机械强度、丰富孔隙结构和较高比表面积的铁锰负载载体。制备得到的铁锰负载载体不仅能够在高毒、高盐环境下加速厌氧污泥的颗粒化进程，还可构建高效的种间直接电子传递路径，从而显著改善污泥的沉降性能与微生物附着环境，进一步优化产甲烷功能菌群的结构，实现厌氧反应器的快速启动，颗粒化时间较传统厌氧过程缩短30%以上，cod去除容积负荷较传统厌氧过程提升15%以上。

1.一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法，其特征在于：步骤一中，通过调整混合溶液浓度、体积及阳离子交换树脂质量，使铁锰负载阳离子交换树脂载体的铁锰负载量为0.05~0.07mgfe3+/g树脂，0.10~0.14mgmn2+/g树脂。

3.根据权利要求1所述的一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法，其特征在于：步骤一中，通过调整混合溶液浓度、体积及阳离子交换树脂质量，使铁锰负载阳离子交换树脂载体的铁锰负载量为0.06mgfe3+/g树脂，0.12mgmn2+/g树脂。

4.根据权利要求1所述的一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法，其特征在于：步骤二中，所接种的驯化污泥取自制药废水处理厂厌氧罐内已稳定运行的厌氧污泥。

5.根据权利要求1所述的一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法，其特征在于：步骤三中，uasb反应器的水力停留时间hrt为24h，设计上升流速为0.5m/h，外部设置温控系统控制温度在35±2℃。

6.根据权利要求1所述的一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法，其特征在于：步骤三中，uasb反应器采用侧面进水，底部回流，上端溢流出水，顶部设置集气装置。

7.根据权利要求1所述的一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法，其特征在于：通入uasb反应器中的制药废水的cod浓度、抗生素浓度及盐度分三阶段逐步提升，第ⅰ阶段cod浓度为1500mg/l，抗生素浓度为250mg/l，不引入盐度，第ⅱ阶段cod浓度为3000mg/l，抗生素浓度为500mg/l，盐度5g/l，第ⅲ阶段cod浓度为4000mg/l，抗生素浓度为500mg/l，盐度10g/l。

8.根据权利要求1所述的一种利用铁锰负载阳离子交换树脂载体加速厌氧污泥颗粒化处理制药废水的方法，其特征在于：uasb反应器运行过程中需向其内投加碳酸氢钠，控制反应器内的ph为7.0~7.5，防止系统酸化崩溃。