CN105948227A - 含氰废水处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含氰废水处理装置及方法，整个装置呈圆筒形，由三部分构成，各部分可自由拆分和组合，由法兰连接。顶盖设有气体出口，中部为生物过滤器，下部为带保温夹层的填充床，中、下两部分的内部均加装网状挡板，用于放置固定化降氰细胞。此处理装置和方法结合玉米芯吸附和生物降解两种方法于一体，可以进行高浓度氰化物的高效处理，尤其是通过设置生物滤池来捕集气相氰化物。反应器结构简单，操作方便，易于加工实现和操作，各反应器相互间可进行串并联组合，特别适用于高浓度的含氰废水的治理。
Description
技术领域
本发明属于废水生物处理领域，尤其涉及一种含氰废水处理装置及方法。
背景技术
对于含氰废水的处理，采用生物法处理相对于化学法具有无二次污染、条件温和、处理和控制灵活、运行费用低等优势。由于制药、农药、提金、金尾矿等工业产生的废水通常含氰浓度较高，毒性大，在处理过程中常常面临微生物细胞易流失、适应能力弱、对环境敏感等问题，为此可采用固定化技术来解决。国内外报道的降氰生物反应器的类型多种多样，序批式反应器应用最为广泛。Huertas等在批式反应器中用类产碱假单胞菌CECT5344对含氰废水进行降解；Sirianuntapiboon S.等用序批式反应器(SBR)处理含氰电镀废水，Cameron等在两个串联序批式反应器中用混合菌处理实际焦炉废水。也有关于传统厌氧污泥床反应器的报道，如Gijzen等以上流式厌氧污泥床(UASB)处理模拟含氰废水，Turan用上升流厌氧过滤反应器处理含氰废水并进行模拟。流化床、填充床和固定床反应器也受到广泛研究。Babu等人将一株恶臭假单胞菌装入气升式流化床批式反应器内进行固定化和氰降解；Dictora等人在固定床反应器中，以活性炭、沸石以及火山灰混合物作为吸附剂处理含氰废水，细菌能在这些载体上固定化，反应器运行六个月后，超过90％的氰化物都能被微生物分解成铵离子、二氧化碳和硫酸根。此外，还有关于一些特殊型式反应器的研究报道，如Sirianuntapiboon等人用包装笼旋转生物接触器处理合成含氰废水；Jeong等人用悬浮生物膜工艺同时去除煤工艺废水中的COD、SCN、CN、氨氮和总氮。
目前尽管已经有许多关于氰生物降解细胞固定化及其反应器的研究报道，但是这些反应器都是针对含氰废水的处理，并未考虑到氰化物在操作条件下不稳定、易挥发的问题，而对空气中的氰则未做任何处理，导致未能将氰完全净化。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种含氰废水处理装置及方法，本发明可同时处理水相氰化物和气相氰化物，最大限度地进行氰的净化，特别适用于高浓度的含氰废水的治理。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的含氰废水处理装置，主要包括反应器，反应器由从上至下的三部分连接构成，上部为顶盖，中部为生物过滤器，下部为带保温夹层的填充床，各部分可自由拆分和组合，由法兰连接；顶盖设置有出气口；生物过滤器底端设置有网状挡板其上放置有固化降氰细胞；填充床柱外层包围有水浴夹层，内部设置有网状挡板并分层放置有固定化降氰细胞，填充床上部设有出水口；填充床底部设有曝气口和进水口，生物过滤器与填充床相互隔开，气体可在这两部分间上下流通。
填充床进水口处设有流量泵控制流速，可调节水力停留时间，流量泵外接有进料罐。
反应器为圆柱型，材质选用耐腐蚀、耐热的材料。
曝气口装有气体分布器。
网状挡板为塑料网状挡板。
上述所述含氰废水处理装置处理含氰废水的方法，包括如下步骤：将制备好的固定化降氰细胞装入反应器；含氰废水由进料罐通过蠕动泵连续从底部进水口进入，废水流入填充床处理水相氰化物后从出水口排出；空气连续从底部曝气口进入，经过生物过滤器处理气相挥发氰化物后从顶部出气口排出。通过水浴调节反应器内的温度。
制备所述固定化降氰细胞，选择碎片状的玉米芯进行固定化，将制备得到的固定化细胞装入反应器，填充床装填至容量的三分之二，生物过滤器完全装填。
向进料罐里滴加磷酸或氢氧化钠溶液调节填充床pH值，控制填充床pH值为7.0-8.5。
降氰细胞可以为芽孢杆菌、假单胞菌、产碱杆菌。
针对目前含氰废水生物法处理的方法存在氰净化效果欠佳的问题，发明人建立了一种含氰废水的处理方法及其装置，此处理方法和装置结合玉米芯吸附和生物降解两种方法于一体，可以进行高浓度氰化物的高效处理，尤其是通过设置生物过滤器来捕集气相氰化物。
本发明的优点在于：设置了针对气相的生物过滤器，可以解决因曝气而产生的废气排放，从而最大限度地进行氰的净化，对高浓度氰废水的除氰率可达到99％以上，而且没有气相泄露；反应器结构简单，操作方便，易于加工实现和操作，各反应器相互间可进行串并联组合，特别适用于高浓度的含氰废水的治理；选用天然材料玉米芯作为载体对菌体进行固定化，其是一种廉价且来源广的农业废料，实现了以废治废，经济环保。
附图说明
图1是含氰废水处理装置的结构示意图。
图中：1反应器，2顶盖，3生物过滤器，4填充床，5出气口，6进水口，7曝气口，8出水口，9进料罐，10水浴。
具体实施方式
含氰废水处理装置的基本结构：
如图1所示，本发明提供的含氰废水处理装置，主要包括反应器，反应器为圆柱型，材质选用耐腐蚀、耐热的材料。反应器由从上至下的三部分连接构成，上部为顶盖，中部为生物过滤器，下部为带保温夹层的填充床，各部分可自由拆分和组合，由法兰连接；顶盖设置有出气口；生物过滤器底端设置有塑料网状挡板其上放置有固化降氰细胞；填充床柱外层包围有水浴夹层，内部设置有塑料网状挡板并分层放置有固定化降氰细胞，填充床上部设有出水口；填充床底部设有曝气口和进水口，曝气口装有气体分布器；生物过滤器与填充床相互隔开，气体可在这两部分间上下流通。填充床进水口处设有流量泵控制流速，可调节水力停留时间，流量泵外接有进料罐。
使用含氰废水处理装置处理含氰废水的方法：
将制备好的固定化降氰细胞装入反应器；含氰废水由进料罐通过蠕动泵连续从底部进水口进入，废水流入填充床处理水相氰化物后从出水口排出；空气连续从底部曝气口进入，经过生物过滤器处理气相挥发氰化物后从顶部出气口排出。通过水浴调节反应器内的温度。
结合上述基本结构和使用方法，以下通过几个实例进一步说明本发明。
实施例1
以玉米芯为载体，横切成圆形薄片状，过16目筛网去除碎屑，用水清洗数次后置于烘箱中在80℃下烘干至恒重，干燥器内冷却。随后将其投入装有基础培养基(NaCl0.5g/L，K2HPO42g/L，(NH4)2SO42g/L，酵母膏5g/L，葡萄糖10g/L，蛋白胨5g/L，pH值8.0)的三角瓶，接种芽孢杆菌、假单胞菌或产碱杆菌后置入恒温振荡摇床(120r/min、30℃)中培养2天，过滤获得固定化细胞，用缓冲液清洗。
将氰浓度为50mg/L的废水100mL(pH8)装入摇瓶，加入固定化细胞10g，以胶塞封口，防止氰化物挥发，置于120r/min、30℃的摇床中反应45min。反应结束后，取样分析，降解率为98.5％。
实施例2
单独运行填充床反应器：将顶盖直接与填充床用法兰连接，密闭顶端出气口。在填充床内放置玉米芯固定化细胞，氰浓度为200mg/L的含氰废水连续由填充床下端进水口进入，从填充床上端出水口排出。进水pH值调至8.0，反应器内运行温度30℃，每隔12小时取样测定出水氰浓度。调节蠕动泵使得装置水力停留时间为24h，运行5天的氰去除率都能稳定保持在99％左右；将水力停留减少为12h，系统对200mg/L氰的处理效果不稳定，72h的氰去除率已降至低于80％。
实施例3
单独运行生物过滤器反应器：仅在生物过滤器中填装片状玉米芯固定化细胞，下部填充床柱空载，含氰废水和气流连续从底部进水口和进气口进入，分别从填充床上端出水口和顶部出气口排出，出气通入装有1L 0.1％NaOH溶液的吸收瓶中。进水pH值调至8.0，反应器内运行温度30℃，设置水力停留时间为12h，通气速率为17mL/s，进水氰浓度为200mg/L，每隔12h取样测定出水以及气体吸收液中氰浓度值。经24h运行后出水氰化物减少为13.26mg/L，气相出口氰化物为0，说明反应器气相部分具有稳定良好的处理能力。
实施例4
运行复合反应器：生物过滤器和填充床两部分均放置玉米芯固定化细胞，含氰废水和气流连续从底部进水口和进气口进入，分别从填充床上端出水口和顶部出气口排出，出气通入装有1L 0.1％NaOH溶液的吸收瓶中。进水pH值为8，反应器内运行温度30℃，每隔12h取样测定出水以及气体吸收液中氰浓度值。设置水力停留时间为24h，进水pH为8.0，通气速率为16mL/s，每12h测定出水及气体吸收液的氰浓度，对450mg/L和650mg/L高浓度氰化物的去除率均能达到98％，运行48h的去除率相当稳定，维持在98％～99％。
Claims (9)
1.一种含氰废水处理装置，主要包括反应器，其特征在于：所述反应器由从上至下的三部分连接构成，上部为顶盖，中部为生物过滤器，下部为带保温夹层的填充床；顶盖设置有出气口；生物过滤器底端设置有网状挡板其上放置有固化降氰细胞；填充床柱外层包围有水浴夹层，内部设置有网状挡板并分层放置有固定化降氰细胞，填充床上部设有出水口；填充床底部设有曝气口和进水口。
2.根据权利要求1所述的含氰废水处理装置，其特征在于：所述进水口处设有流量泵控制流速，流量泵外接有进料罐。
3.根据权利要求1或2所述的含氰废水处理装置，其特征在于：所述反应器为圆柱型，材质选用耐腐蚀、耐热的材料。
4.根据权利要求1或2所述的含氰废水处理装置，其特征在于：所述曝气口装有气体分布器。
5.根据权利要求1或2所述的含氰废水处理装置，其特征在于：所述网状挡板为塑料网状挡板。
6.利用权利要求1所述含氰废水处理装置处理含氰废水的方法，其特征在于包括以下步骤：将制备好的固定化降氰细胞装入反应器；含氰废水由进料罐通过蠕动泵连续从底部进水口进入，废水流入填充床处理水相氰化物后从出水口排出；空气连续从底部曝气口进入，经过生物过滤器处理气相挥发氰化物后从顶部出气口排出。
7.根据权利要求6所述处理含氰废水的方法，其特征在于制备所述固定化降氰细胞，选择碎片状的玉米芯进行固定化，将制备得到的固定化细胞装入反应器，填充床装填至容量的三分之二，生物过滤器完全装填。
8.根据权利要求6所述处理含氰废水的方法，其特征在于：向进料罐里滴加磷酸或氢氧化钠溶液调节填充床pH值，控制填充床pH值为7.0-8.5。
9.根据权利要求6所述处理含氰废水的方法，其特征在于：所述降氰细胞为芽孢杆菌、假单胞菌、产碱杆菌。
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