專利名稱：一種生物處理含鎘廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物處理含鎘廢水的方法，適用于對(duì)廢水中鎘離子的去除，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)重金屬污染主要有鎘污染、汞污染、血鉛污染和砷污染，其中鎘污染居于首位。電鍍、印染、紡織、采礦等行業(yè)排放大量的含鎘廢水，這些廢水進(jìn)入環(huán)境后會(huì)對(duì)我們的身體健康造成嚴(yán)重危害。近幾年，我國(guó)已經(jīng)有30多起重特大重金屬污染事件，嚴(yán)重影響群眾健康:2006年湘江湖南株洲段鎘污染、2009年湖南省瀏陽(yáng)市鎘污染、2012年廣西龍江鎘污染等，其中廣西龍江的鎘污染事件波及下游約300公里河段，鎘含量超《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》III類標(biāo)準(zhǔn)約80倍，在國(guó)內(nèi)歷次重金屬環(huán)境污染事件中是罕見(jiàn)的。據(jù)環(huán)保部公布的2010年《環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，2010年全國(guó)鎘的排放量為30.1噸，對(duì)我國(guó)的水環(huán)境及土壤造成嚴(yán)重污染。因此對(duì)于鎘污染的治理刻不容緩，如何高效的治理鎘污染受到環(huán)境保護(hù)研究者的聞度關(guān)注。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外針對(duì)含鎘廢水的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、氣浮法、活性炭吸附法、離子交換法等。但這些傳統(tǒng)的物理化學(xué)除鎘離子的方法往往具有投資高、處理時(shí)間長(zhǎng)、去除效果不好、系統(tǒng)穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。到目前為止，針對(duì)廢水中 鎘離子的去除，除上述技術(shù)之外，尚無(wú)無(wú)環(huán)境二次污染的技術(shù)和方法。利用微生物處理鎘的技術(shù)是目前除鎘等重金屬離子的新興技術(shù)和科研前沿。在處理重金屬?gòu)U水中，微生物及其代謝產(chǎn)物可以對(duì)重金屬進(jìn)行吸附分離，具有處理效率高、投資少、耗能低、操作方便、無(wú)二次環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于良好生態(tài)環(huán)境的維持，尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)的城市生態(tài)環(huán)境是很重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有傳統(tǒng)除鎘工藝的缺陷，提供一種利用微生物技術(shù)來(lái)處理廢水中的鎘離子。該方法過(guò)程簡(jiǎn)單、高效、能耗低。在本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)條件下，使用含有硫酸鹽還原菌的厭氧生物濾池處理含鎘廢水可以達(dá)到國(guó)家《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ343-2010)中對(duì)鎘的排放要求。利用硫酸鹽還原菌將硫酸根(S042_)中正六價(jià)的硫還原為硫離子(S2_)的功能，將廢水中的鎘離子轉(zhuǎn)化生成硫化鎘的難溶物質(zhì)，從而將鎘離子去除。在硫酸鹽不足時(shí)補(bǔ)加一定量的硫酸鹽(針對(duì)工業(yè)、冶金和礦山廢水，原廢水中硫酸鹽含量遠(yuǎn)超過(guò)本發(fā)明所需硫酸鹽量)，無(wú)需再投加其他化學(xué)藥劑。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種生物處理含鎘廢水的方法，包括以下步驟:( I)厭氧生物濾池的建立
厭氧生物濾池，濾層載體填料采用無(wú)機(jī)親水礦物材料，例如沸石、石英砂等，原水水質(zhì)范圍，pH:5 9 ;溫度11 33°C ;原水為含有鎘離子的廢水，(2)硫酸鹽還原菌的接種將硫酸鹽還原菌菌懸液通過(guò)濃縮獲得濃度不小于IO8個(gè)/mL的細(xì)菌濃縮液，通過(guò)細(xì)菌包埋固定化技術(shù)，同濾層中的載體一起制成生物活性載體填料,細(xì)菌濃縮液同載體填料混合的體積比為1:200，將這種生物活性載體填料裝填到濾池中作為濾層。(3)硫酸鹽還原菌活性填料的馴化活性填料的馴化:連續(xù)通入原水即含有鎘離子的廢水，起始流量為設(shè)計(jì)流量的50%，通過(guò)取樣來(lái)檢測(cè)出水鎘離子的含量，隨著出水中鎘離子含量的不斷降低，逐步提高原水的進(jìn)水流量直至設(shè)計(jì)流量，當(dāng)連續(xù)2天內(nèi)出水中鎘離子的含量不大于0.lmg/L時(shí)，即認(rèn)為活性填料馴化完成。此為常規(guī)的馴化操作方法，如剛開(kāi)始情況下出水鎘離子的含量降低比較快，一般每降低20-30%，則增加10-15%的原水流量，隨著鎘離子的含量降低則原水的增加量也逐漸減少，最終使得出水的鎘離子的含量不大于0.lmg/L，且保證出水鎘離子的含量約2天不變，則馴化成功。 (4)鎘離子的去除含鎘的廢水流經(jīng)生物濾池時(shí)，通過(guò)厭氧生物濾池中的硫酸鹽還原菌的作用，將硫酸根(so42_)中正六價(jià)的硫還原為硫離子(s2_)，同鎘離子結(jié)合生成硫化鎘的難溶物，被生物濾料層截留，從而將鎘離子去除，水里停留時(shí)間一般為3-4小時(shí)，濾池截留下來(lái)的硫化鎘，通過(guò)濾池的反沖洗過(guò)程實(shí)現(xiàn)清除。生物濾池的反沖洗:當(dāng)生物濾池運(yùn)行達(dá)到水質(zhì)周期時(shí)，對(duì)生物濾池進(jìn)行反沖洗。利用濾池的反沖洗過(guò)程實(shí)現(xiàn)細(xì)菌殘?bào)w及沉淀物的清除，維持厭氧生物濾池生物量的平衡及系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):1、生物濾池只需在原廢水中硫酸鹽不足時(shí)補(bǔ)加硫酸鹽，無(wú)需再投加其它藥劑(一般情況下，原廢水中硫酸鹽的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎘離子的濃度，甚至大于幾十倍)；2、利用生物濾池對(duì)難溶物的截留性能直接將濾層中新生成的難溶性鎘去除，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，只需要一級(jí)生物過(guò)濾過(guò)程，處理成本低，不需要其他附屬設(shè)備；3、本發(fā)明出水鎘低于
0.lmg/L，達(dá)到國(guó)家《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ343-2010)中對(duì)鎘的排放要求。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是去除率高、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、無(wú)二次污染，操作簡(jiǎn)單。本方法可以有效的治理重金屬污染問(wèn)題，對(duì)含鎘廢水的治理和水環(huán)境的改善具有重要的實(shí)際意義。


圖1為一種生物處理含鎘廢水方法的工藝流程圖。圖1中①原水進(jìn)水管；②硫酸鹽投加厭氧生物濾池；@出水管；⑤反沖洗進(jìn)水管；⑥沖洗排水槽；⑦活性填料；⑧礫石承托層；⑨反沖洗出水管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述:采用的裝置如圖1所示，一種生物處理含鎘廢水的方法，由含鎘的原水進(jìn)水管①、硫酸鹽投加②(若硫酸根離子不夠用時(shí)，才采用此進(jìn)行外加，但一般情況下，廢水中的硫酸根離子是完全能夠滿足要求的。)、厭氧生物濾池③、出水管④、反沖洗進(jìn)水管⑤、反沖洗出水管⑨組成，其特征在于具體步驟如下:首先將含鎘的原水通過(guò)進(jìn)水管①加入?yún)捬跎餅V池③，在硫酸鹽不足時(shí)通過(guò)②補(bǔ)加硫酸鹽，原水經(jīng)過(guò)厭氧生物濾池③經(jīng)過(guò)生物反應(yīng)由出水管④排出，即完成對(duì)含鎘廢水的處理過(guò)程。達(dá)到水質(zhì)過(guò)濾周期后，實(shí)施反沖洗過(guò)程。反沖洗利用處理后水通過(guò)反沖洗進(jìn)水管
⑤對(duì)厭氧生物濾池③進(jìn)行反沖，經(jīng)過(guò)沖洗排水槽⑥從反沖洗排水管⑨排出，即完成厭氧生物濾池的反沖洗過(guò)程。厭氧生物濾池③內(nèi)上方為活性填料⑦，下部為礫石承托層⑧。實(shí)施例1原水Cd2+ 濃度為 12mg/L, C0D/S0, =1.2，0RP=_108mv，pH 為 7 8，溫度為 16 20°C，厭氧生物濾池載體為沸石，粒徑為I 1.25mm，濾層厚度為1.2m，承托層為鵝卵石，粒徑為5 15mm，厚度為0.3m。硫酸鹽還原菌的菌懸液總量為20L，經(jīng)濃縮后，菌懸液為50ml，硫酸鹽還原菌的濃度為IO8個(gè)/mL。按1:200的體積比將50mL硫酸鹽還原菌的濃縮液同IOL的沸石通過(guò)細(xì)菌包埋固定化技術(shù)制成具有生物活性的載體填料，加入濾池。濾池過(guò)濾的濾速為0.4m/h，水力停留時(shí)間為3h，反沖洗強(qiáng)度為10L/m2.s，反沖洗歷時(shí)為3min，反沖洗周期為20天。出水Cd2+ ( 0.08mg/L, 去除率為99.33%。
權(quán)利要求
1.一種生物處理含鎘廢水的方法，包括以下步驟: (1)厭氧生物濾池的建立 厭氧生物濾池，濾層載體填料采用無(wú)機(jī)親水礦物材料，原水水質(zhì)范圍，pH:5 9 ;溫度11 33°C ;原水為含有鎘離子的廢水； (2)硫酸鹽還原菌的接種 將硫酸鹽還原菌菌懸液通過(guò)濃縮獲得濃度不小于IO8個(gè)/mL的細(xì)菌濃縮液，通過(guò)細(xì)菌包埋固定化技術(shù)，同濾層中的載體一起制成生物活性載體填料，細(xì)菌濃縮液同載體填料混合的體積比為1:200，將這種生物活性載體填料裝填到濾池中作為濾層； (3)硫酸鹽還原菌活性填料的馴化 活性填料的馴化:連續(xù)通入原水即含有鎘離子的廢水，起始流量為設(shè)計(jì)流量的50%，通過(guò)取樣來(lái)檢測(cè)出水鎘離子的含量，隨著出水中鎘離子含量的不斷降低，逐步提高原水的進(jìn)水流量直至設(shè)計(jì)流量，當(dāng)連續(xù)2天內(nèi)出水中鎘離子的含量不大于0.lmg/L時(shí)，即認(rèn)為活性填料馴化完成； (4)鎘離子的去除 含鎘的廢水流經(jīng)生物濾池時(shí),通過(guò)厭氧生物濾池中的硫酸鹽還原菌的作用，將硫酸根(SO42O中正六價(jià)的硫還原為硫離子(S2_)，同鎘離子結(jié)合生成硫化鎘的難溶物，被生物濾料層截留，從而將鎘離子去除，水力停留時(shí)間一般為3-4小時(shí)，濾池截留下來(lái)的硫化鎘，通過(guò)濾池的反沖洗過(guò)程實(shí) 現(xiàn)清除。
全文摘要
一種生物處理含鎘廢水的方法，屬于水處理領(lǐng)域。步驟如下(1)利用細(xì)菌包埋固定化技術(shù)將濃縮后的硫酸鹽還原菌與無(wú)機(jī)親水材料制成生物活性載體填料，直接裝填厭氧生物濾池。(2)含鎘離子及硫酸根離子的廢水流經(jīng)生物濾池，硫酸鹽還原菌將硫酸根(SO42-)中正六價(jià)的硫還原為硫離子(S2-)，鎘與硫離子結(jié)合形成硫化鎘的難溶物，從而將鎘去除。原廢水經(jīng)過(guò)生物濾池，出水鎘低于0.1mg/L，達(dá)到國(guó)家《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ343-2010)中對(duì)鎘的排放要求。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是去除率高、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、無(wú)二次污染，操作簡(jiǎn)單。本方法可以有效的治理重金屬污染問(wèn)題，對(duì)含鎘廢水的治理和水環(huán)境的改善具有重要的實(shí)際意義。
文檔編號(hào)C02F101/22GK103193316SQ20131012888
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者楊宏, 譚科艷, 吳宣, 顧運(yùn), 杜強(qiáng)強(qiáng), 胡希佳, 尚海源, 陶慕翔, 趙月蘭, 王玉潔, 姚仁達(dá) 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)