CN107162215A - 一种处理含砷废水的生化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境保护中废水处理领域，公开了一种处理含砷废水的生化工艺，其包括如下步骤：将含砷废水排入酸碱调节池，调节pH为7，然后添加复合菌剂进行处理，按每立方米液体每次投加复合菌剂20克，每天投加1次，连续投加3天，再静置5天，最后经过板框过滤器过滤排出。本发明工艺使用的复合菌剂中菌类合理配伍，协同性强，配合吸附载体，能够有效地去除砷、氨氮等污染物。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理含砷废水的生化工艺，属于环境保护中废水处理领域。
背景技术
含砷的无机物是一种致癌物。砷作为一种有害金属，是最常见的无机污染物之一。含有砷的有害废物主要有：农药和除草剂，含有甲烷砷酸钠、二甲基砷酸、亚砷酸钠和亚砷酸铅；炼焦等生产过程中产生的含砷的废水；兽医药物制剂生产中产生的含砷废水；磷酸净化过程中和木材防腐剂制造过程中产生的硫化砷；其他源于人们生活中的砷，如烧煤产生的粉煤灰、冶金也、开采金矿过程、玻璃制造过程等。尽管砷和其他金属一样，是一种正价态，但在水中，它并不是以正价态形式存在，而是与氧结合形成负价态。常见的有，化合物中砷为+3价，则以亚砷酸根（AsO3 3-）形式解离；在化合物中为5价，以砷酸根（AsO4 3-）形式解离。所以，能有效净化去除其他阳性金属离子的工艺技术并不能对砷的稳定化起效。在不同的环境中，砷与氧结合成不同的价态，这对净化工艺造成了很大的困难，因为不用的氧化形式在水中的移动速率是不同的。亚砷酸根的移动速度就比砷酸根的移动速度快。而且砷在溶液中很容易结合一些物质，使得移动速度更快。因此，砷在溶液中的移动速度与它的氧化状态、溶液的PH值、生物活性和吸附/解吸附反应有关。砷的稳定化的化学工艺是非常复杂的，受很多因素制约，例如其价态形式、无机物形式还是有机物形式、氧化还原状态、污水的酸碱度，污水中其他金属的含量和种类、反离子、配体的复杂程度等等。用磷酸根稳定化铅、还原剂稳定化铬等常用的稳定化金属的方法，应用在含有砷的污水净化中时，反而增加了砷的浸出。在同时含有砷和铬的污水基质中，污染物通常以铬化砷酸铜的形式存在。
目前，在含砷废水处理领域，国内外主要的治理方法有硫酸亚铁沉淀法、铁屑沉淀法、二氧化硫法、离子交换法、电解法以及生物法。硫酸亚铁沉淀法设备简单，处理量大，脱砷效果好，在工程上已经得到了一定的应用，但耗量大，处理过程渣量大。铁屑沉淀法能以废治废，处理成本低，但易产生铁屑的腐蚀钝化现象，水处理效果不稳定。二氧化硫法实现了砷的回收利用，但二氧化硫的来源问题严重限制了此种方法的实际应用范围。离子交换法可回收砷，处理效果比较稳定，但离子交换树脂用量较大，再生频繁，处理成本偏高，适用于从低浓度砷溶液中回收砷。生物法具有经济友好、对环境扰动小的优势，但是开发效果好的菌剂难度较大。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种处理含砷废水的生化工艺。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种处理含砷废水的生化工艺，其包括如下步骤：
将含砷废水排入酸碱调节池，调节pH为7，然后添加复合菌剂进行处理，按每立方米液体每次投加复合菌剂20克，每天投加1次，连续投加3天，再静置5天，最后经过板框过滤器过滤除菌后排出。
具体地，所述复合菌剂按照如下工艺制备而得：
步骤1）制备中空吸附载体：将表面带正电荷的聚苯乙烯微球添加到丙醇中超声分散10min，然后添加六亚甲基四胺和3-巯丙基三甲氧基硅烷，氩气保护条件下，升温至55℃，200rpm搅拌3h，停止搅拌，自然冷却至室温，离心收集沉淀，冷冻干燥，即得中空吸附载体；
步骤2）制备混合菌液：将地衣芽孢杆菌发酵液、门多萨假单胞菌发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液、铜绿假单胞菌发酵液以及溶纸梭菌发酵液按照3-5:2-3:2-3:1-2:1-2的体积比混合均匀，得到混和菌液；
步骤3）混合、搅拌、干燥：将混合菌液和中空吸附载体按照1-2:2-3的质量比混合，200rpm搅拌3min，然后进行低温干燥，干燥温度为15℃，干燥后含水量为8wt％，即得。
优选地，所述步骤1）中，聚苯乙烯微球、丙醇、六亚甲基四胺以及3-巯丙基三甲氧基硅烷的质量比为10:30:7:3。
优选地，
所述地衣芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）CCTCC No.M206082；
所述门多萨假单胞菌为门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina) CGMCC No.3386；
所述珊瑚色诺卡式菌为珊瑚色诺卡式菌(Nocardia coralline)ACCC 40100；
所述铜绿假单胞菌为铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）ATCC 15442；
所述溶纸梭菌为溶纸梭菌（Clostridium papyrosolvens）ATCC 700395。
进一步地，
根据本发明，加入至所述含有砷污染的环境中的菌剂的形式并没有特别的限定，只要保证加入后所述菌剂能够在所述含有砷污染的环境中起作用即可，加入的所述菌剂的形式，例如，可以为培养至对数期的菌体，也可以为冷冻干燥后的菌体干粉。
本发明对加入的发酵液中菌株的数量也没有特别的限制，这可以根据所述含有砷污染的环境中的含量来决定，例如，当所述环境中的砷含量较高对于所述菌剂的生存较不利时，可以提高所述菌剂的接种量；当所述环境中的砷含量较低或所述环境对菌株的生存的影响较小时，可以减少接种量。
本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：
由本发明制得的中空吸附载体不仅比表面积大、密度小而且制备简单，并带有功能性的官能团，吸附能力强；本发明复合菌剂采用载体和菌液造粒而得，比表面积大，菌体附着力强，密度与水体相当，可以悬浮与水体中，避免了菌剂密度过大沉淀于池底造成的微生物分布不均而影响除污效果，还能减少污泥的产量；本发明的复合菌剂合理配伍，共生协调，互不拮抗，形成优势菌群的菌种，配制成高效复合菌剂，适合处理不同浓度的砷污染水体，还能够去除氨氮污染物，应用前景广阔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种处理含砷废水的生化工艺，其包括如下步骤：
将含砷废水排入酸碱调节池，调节pH为7，然后添加复合菌剂进行处理，按每立方米液体每次投加复合菌剂20克，每天投加1次，连续投加3天，再静置5天，最后经过板框过滤器过滤排出；
所述复合菌剂按照如下工艺制备而得：
将表面带正电荷的聚苯乙烯微球添加到丙醇中超声分散10min，然后添加六亚甲基四胺和3-巯丙基三甲氧基硅烷，氩气保护条件下，升温至55℃，200rpm搅拌3h，停止搅拌，自然冷却至室温，离心收集沉淀，冷冻干燥，即得中空吸附载体；所述聚苯乙烯微球、丙醇、六亚甲基四胺以及3-巯丙基三甲氧基硅烷的质量比为10:30:7:3；
将地衣芽孢杆菌、门多萨假单胞菌、珊瑚色诺卡式菌、铜绿假单胞菌、溶纸梭菌分别经培养获得发酵液；上述五种发酵液的浓度均控制在1×1010cfu/ml；
将地衣芽孢杆菌发酵液、门多萨假单胞菌发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液、铜绿假单胞菌发酵液以及溶纸梭菌发酵液按照3:2:2:1:1的体积比混合均匀，得到混和菌液；然后将混合菌液和载体按照1:2的质量比混合，200rpm搅拌3min，然后进行低温干燥，干燥温度为15℃，干燥后含水量为8wt％，包装，即得。
所述地衣芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）CCTCCNo.M206082（CN101037659A）；
所述门多萨假单胞菌为门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina) CGMCC No.3386（可参见CN200910245097.1）；
所述珊瑚色诺卡式菌为珊瑚色诺卡式菌(Nocardia coralline)ACCC 40100；
所述铜绿假单胞菌为铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）ATCC 15442；
所述溶纸梭菌为溶纸梭菌（Clostridium papyrosolvens）ATCC 700395。
实施例2
一种处理含砷废水的生化工艺，其包括如下步骤：
将含砷废水排入酸碱调节池，调节pH为7，然后添加复合菌剂进行处理，按每立方米液体每次投加复合菌剂20克，每天投加1次，连续投加3天，再静置5天，最后经过板框过滤器过滤排出；
所述复合菌剂按照如下工艺制备而得：
将表面带正电荷的聚苯乙烯微球添加到丙醇中超声分散10min，然后添加六亚甲基四胺和3-巯丙基三甲氧基硅烷，氩气保护条件下，升温至55℃，200rpm搅拌3h，停止搅拌，自然冷却至室温，离心收集沉淀，冷冻干燥，即得中空吸附载体；所述聚苯乙烯微球、丙醇、六亚甲基四胺以及3-巯丙基三甲氧基硅烷的质量比为10:30:7:3；
将地衣芽孢杆菌、门多萨假单胞菌、珊瑚色诺卡式菌、铜绿假单胞菌、溶纸梭菌分别经培养获得发酵液；上述五种发酵液的浓度均控制在1×1010cfu/ml；
将地衣芽孢杆菌发酵液、门多萨假单胞菌发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液、铜绿假单胞菌发酵液以及溶纸梭菌发酵液按照5:3:3:2:2的体积比混合均匀，得到混和菌液；然后将混合菌液和载体按照2:3的质量比混合，200rpm搅拌3min，然后进行低温干燥，干燥温度为15℃，干燥后含水量为8wt％，包装，即得。
所述地衣芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）CCTCCNo.M206082（CN101037659A）；
所述门多萨假单胞菌为门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina) CGMCC No.3386（可参见CN200910245097.1）；
所述珊瑚色诺卡式菌为珊瑚色诺卡式菌(Nocardia coralline)ACCC 40100；
所述铜绿假单胞菌为铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）ATCC 15442；
所述溶纸梭菌为溶纸梭菌（Clostridium papyrosolvens）ATCC 700395。
实施例3
取砷污染水样，其中砷浓度107mg/L（AsO3 3-+AsO4 3-）、氨氮83mg/L，以实施例1的生化工艺为例，取样测定污染物数据；并且设置对照组，检测菌剂中各菌株的配伍效果以及载体效果：
对照组1：不添加地衣芽孢杆菌，其余同实施例1；
对照组2：不添加门多萨假单胞菌，其余同实施例1；
对照组3：不添加珊瑚色诺卡式菌，其余同实施例1；
对照组4：不添加铜绿假单胞菌，其余同实施例1；
对照组5：不添加溶纸梭菌，其余同实施例1；
对照组6：选择硅藻土为载体，其余同实施例1。
处理后各污染物的具体检测结果见表1：
表1
| 组别 | 砷mg/L | 氨氮mg/L |
| 实施例1 | 2.18 | 4.59 |
| 对照组1 | 27.62 | 9.47 |
| 对照组2 | 18.35 | 11.43 |
| 对照组3 | 14.95 | 16.71 |
| 对照组4 | 9.84 | 13.96 |
| 对照组5 | 12.29 | 23.50 |
| 对照组6 | 23.68 | 8.73 |
结论：本发明工艺使用的复合菌剂中菌类合理配伍，协同性强，配合吸附载体，能够有效地去除砷、氨氮等污染物。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种处理含砷废水的生化工艺，其包括如下步骤：
将含砷废水排入酸碱调节池，调节pH为7，然后添加复合菌剂进行处理，按每立方米液体每次投加复合菌剂20克，每天投加1次，连续投加3天，再静置5天，最后经过板框过滤器过滤排出。
2.根据权利要求1所述的生化工艺，其特征在于，所述复合菌剂按照如下工艺制备而得：
步骤1）制备中空吸附载体：将表面带正电荷的聚苯乙烯微球添加到丙醇中超声分散10min，然后添加六亚甲基四胺和3-巯丙基三甲氧基硅烷，氩气保护条件下，升温至55℃，200rpm搅拌3h，停止搅拌，自然冷却至室温，离心收集沉淀，冷冻干燥，即得中空吸附载体；
步骤2）制备混合菌液：将地衣芽孢杆菌发酵液、门多萨假单胞菌发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液、铜绿假单胞菌发酵液以及溶纸梭菌发酵液按照3-5:2-3:2-3:1-2:1-2的体积比混合均匀，得到混和菌液；
步骤3）混合、搅拌、干燥：将混合菌液和中空吸附载体按照1-2:2-3的质量比混合，200rpm搅拌3min，然后进行低温干燥，干燥温度为15℃，干燥后含水量为8wt％，即得。
3.根据权利要求2所述的生化工艺，其特征在于，所述步骤1）中，聚苯乙烯微球、丙醇、六亚甲基四胺以及3-巯丙基三甲氧基硅烷的质量比为10:30:7:3。
4.根据权利要求2所述的生化工艺，其特征在于，
所述地衣芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）CCTCC No.M206082；
所述门多萨假单胞菌为门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina) CGMCC No.3386；
所述珊瑚色诺卡式菌为珊瑚色诺卡式菌(Nocardia coralline)ACCC 40100；
所述铜绿假单胞菌为铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）ATCC 15442；
所述溶纸梭菌为溶纸梭菌（Clostridium papyrosolvens）ATCC 700395。
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