耦合工藝去除工業(yè)廢水中硫酸根和六價鉻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種同步去除SO42和Cr(VI)的方法，特別是涉及一種利用硫酸鹽還原菌活性污泥- a -Fe2O3耦合工藝同步去除工業(yè)廢水中的SO42和Cr(VI)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦山廢水中含有高濃度的SO42和Cr (VI)。高濃度的硫酸鹽排入環(huán)境中會導(dǎo)致水體酸化，影響水生生物的生長；污染土壤，形成難溶的硫酸鹽沉淀，是土壤板結(jié)。Cr(VI)具有很高的迀移性，而且Cr(VI)對于所有的生命體都有很高的誘變性、致癌性和致畸性，其強(qiáng)氧化性還可以破壞生物體的細(xì)胞。因此，如不對SO42和Cr (VI)進(jìn)行有效去除，將會對水生環(huán)境及人類健康造成極為不利的影響。傳統(tǒng)方法諸如化學(xué)沉淀、吸附、離子交換和膜等方法可用于礦山廢水的處理過程，但是由于高成本、高能耗和產(chǎn)生二次污染等諸多問題，這些技術(shù)在應(yīng)用過程中受到了限制。因此亟需研發(fā)一種高效率、低成本、低能耗、無二次污染的方法以應(yīng)用于酸性礦山廢水的處理過程中。
[0003]活性污泥技術(shù)是一種成本低、低能耗、成熟、高效的污水處理技術(shù)。經(jīng)過馴化培養(yǎng)的活性污泥中所包含硫酸鹽還原菌(Sulfate-reducing bacteria，SRB)可以將電子供體(氫、有機(jī)物)的氧化和電子受體(SO42)的還原結(jié)合起來支持自身的生長代謝。其中，有機(jī)物可以被轉(zhuǎn)化為C02、CHjP H 20，而SO42則被還原為S (-1I)(負(fù)二價硫離子)，并且S (-1I)可以將Cr (VI)還原為Cr (III)以降低Cr(VI)的毒性；同時Cr(VI)也可通過SRB自身的吸附與胞內(nèi)酶促作用被還原為不易迀移的低毒的Cr (III)。因此，基于SRB為優(yōu)勢菌種的活性污泥技術(shù)可以達(dá)到同時去除水中SO42 Xr(VI)和有機(jī)物的目的。本工藝不需要投加化學(xué)試劑，僅需要投加足夠的碳源以滿足微生物正常的生長代謝過程，這樣可以減少大量化學(xué)藥劑的投資費用，并且不會產(chǎn)生大量的化學(xué)剩余污泥需要進(jìn)一步處理，因此本工藝在很大程度上降低了廢水的處理成本；本工藝可以在常溫常壓下進(jìn)行，省去了加熱與加壓設(shè)備的能耗；本工藝屬于微生物對于污染物的自凈過程，不會產(chǎn)生二次污染。
[0004]然而單純的活性污泥技術(shù)也存在一些問題，微生物對于有毒污染物的耐受力低就是其中重要的一個方面，這在很大程度上限制了其在實際中的應(yīng)用。因此，亟需一種改進(jìn)方法來提高微生物對于污染物的耐受力。研究表明，向SRB污泥體系中投加納米級鐵礦物(C1-Fe2O3)可以顯著增強(qiáng)其生物活性并使得其在含Cr(VI)廢水處理過程中的可重復(fù)利用性得到提高。由于SO42生物還原過程會產(chǎn)生有毒的S(-1I)導(dǎo)致其出水中含有大量的S(-1I)，因此需要對SO42生物還原過程中的出水進(jìn)行后續(xù)處理，以達(dá)到去除水中S(-1I)的目的。H2O2是工業(yè)上常用的一種氧化劑，通過投加催化劑Cu 20可以在短時間內(nèi)快速地將S(-1I)氧化為硫單質(zhì)，并且由于Cu2O的吸附作用可以將水中的硫單質(zhì)富集在Cu2O的表面。因此通過Cu2O催化氧化作用，不僅可以快速有效地去除水中的S(-1I)，還可以富集回收水中的硫單質(zhì)，收到一舉兩得的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)技術(shù)中的不足，提供一種高效、低成本的硫酸鹽還原菌活性污泥，并利用開發(fā)出的SRB活性污泥- a -Fe2O3耦合工藝從工業(yè)廢水中去除SO42和Cr (VI) ο
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:
[0007]—種利用SRB活性污泥-a -Fe2O3耦合工藝從工業(yè)廢水中去除SO 42和Cr (VI)的方法，包括如下步驟:
[0008](I)在室溫條件下用自行配制的改進(jìn)的Postgate’ s B培養(yǎng)基采取1L序批式反應(yīng)器以間歇的操作方式培養(yǎng)SRB活性污泥(反應(yīng)器I)。每天檢測培養(yǎng)基中SO42的濃度，當(dāng)SO42濃度低于150mg L 1時，反應(yīng)器靜置后將上清液排出，同時加入同等體積的新鮮培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)。此后每當(dāng)SO42濃度低于150mg L 1時均以此種方式進(jìn)行操作，獲取的污泥懸濁液經(jīng)過沉淀排出上清液得到濃縮的SRB活性污泥。
[0009](2)將含SO42和Cr(VI)的廢水與濃縮的SRB活性污泥進(jìn)行混合并向其中投加a -Fe2O3來去除SO 42和Cr(VI)(反應(yīng)器I)，同時添加乳酸鈉以提供足夠的COD來維持SRB活性污泥的生物活性。其中，SO42、Cr(VI)、COD和a-Fe2O3 (尺度為30nm)的初始濃度分別為2000、60、4000和500mg L10操作條件是:初始pH為2.0-9.0，攪拌速度為50-100轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)溫度為15-35°C，總反應(yīng)時間為5-15天。反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)器靜置進(jìn)行固液分離。
[0010](3)將步驟⑵中處理后的上清液與H2O2溶液進(jìn)行混合(反應(yīng)器2)并加入催化劑納米級Cu2O(尺度為50nm)以達(dá)到快速去除上清液中剩余的S(-1I)的目的。操作條件是出202與S(-1I)的摩爾比為1: 2-2: 1，催化劑Cu2O投加量為0.5-2g L \反應(yīng)時間為l_6h0
[0011]優(yōu)選的是:
[0012]所述步驟⑴中13wt %的SRB活性污泥被接種到培養(yǎng)基中，SO42初始濃度為100mg L 1O
[0013]所述步驟(2)中，廢水初始pH為6.0，攪拌速度為75轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)溫度為25 °C，總反應(yīng)時間為10天，SRB活性污泥濃度分別為7g L \所投加的a -Fe2O3尺度為30nm，投加量為 500mg L 1O
[0014]所述步驟(3)中H2O2與S(-1I)的摩爾比為1: 1，催化劑Cu2O投加量為Ig L \反應(yīng)時間為3小時，其中催化劑Cu2O的尺度為50nm。
[0015]本發(fā)明涉及一種去除從礦山廢水中去除SO42和Cr(VI)的方法，采用SRB活性污泥-零價鐵耦合工藝從礦山廢水中去除SO42和Cr(VI)。與傳統(tǒng)的方法相比，本發(fā)明的SO42和Cr(VI)去除率分別可達(dá)到90%和99%以上，并且通過H2O2與Cu2O之間發(fā)生的催化氧化反應(yīng)可以快速完全去除水中SO42生物還原過程中產(chǎn)生的S (-1I)，使得本發(fā)明出水中的SO42、Cr (VI)和S(-1I)濃度均達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，由于Cu2O的吸附作用還可以回收水中產(chǎn)生的硫單質(zhì)。同時，本發(fā)明不需加入大量化學(xué)試劑，僅需加入碳源以維持SRB活性污泥的正常生長代謝過程，降低了化學(xué)試劑的投資費用；本工藝在常溫常壓下進(jìn)行，省去了加熱加壓設(shè)備所需的能耗；同時，本工藝屬于自然生物過程，不會產(chǎn)生二次污染。因此，本工藝是一項綠色環(huán)保的廢水處理技術(shù)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的工藝裝置示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明中Cr(VI)濃度的變化趨勢。
[0018]圖3為本發(fā)明中SO42濃度的變化趨勢。
[0019]圖4為本發(fā)明中廢水經(jīng)處理后上清液中S(-1I)濃度的變化趨勢。
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0021]實施例1
[0022]將自行配制的改進(jìn)的Postgate’ s B培養(yǎng)基通入1L反應(yīng)器I (圖1)。培養(yǎng)基組成為:1.479g L 1Na2SO450.665g L 1K2HPO4.3H20 ；1.0g L 1NH4Cl ；0.816g L 1CaCl2^.383gL 1MgCl2.6H20 ；0.685g L1KCl5Ig L 1 酵母提取物；0.1g L 1 抗壞血酸；2g L 1COD0 然后7-20wt%的SRB活性污泥被接種到培養(yǎng)基中。在溫度2