同步去除農(nóng)業(yè)面源污水中多種重金屬污染的方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生態(tài)與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，設(shè)及農(nóng)業(yè)面源污染領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種利用周 叢生物反應(yīng)器同步去除農(nóng)業(yè)面源污水中多種重金屬污染的方法。本發(fā)明還設(shè)及該種方法所 使用的設(shè)備；周叢生物反應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 重金屬污染是危害最大的水污染問題之一。重金屬通過礦山開采、金屬冶煉、金屬 加工及化工生產(chǎn)廢水、化石燃料的燃燒、施用農(nóng)藥化肥和生活垃圾等人為污染源，W及地 質(zhì)侵蝕、風(fēng)化等天然源形式進(jìn)入水體。該些重金屬廢水如果未經(jīng)有效處理就排放到自然環(huán) 境，很容易在生物體內(nèi)富集，并沿著食物鏈產(chǎn)生放大效應(yīng)，最終對(duì)高居食物鏈頂端的人類構(gòu) 成健康威脅。重金屬污染具有W下特征： (1).毒性強(qiáng)。一般，重金屬濃度在1.0~lOmg。時(shí)，即可產(chǎn)生毒性；毒性較強(qiáng)的隸、簡 等在0. 001~0.1 mgL-i時(shí)即具有毒害作用。
[000引 （2).難降解。重金屬不能降解，只能通過改變其化合價(jià)和化合物種類，來保持穩(wěn)定 性或降低毒性；但是在微生物的作用下，也可能轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的有機(jī)化合物，如無機(jī)隸在 天然水體中，可W被微生物轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的甲基隸。
[0004] (3).易富集。重金屬可W沿著食物鏈，成千上萬倍地在生物體富集，因而容易在人 體器官中積累，導(dǎo)致中毒。例如，淡水魚可富集隸1000倍、簡3000倍、神330倍、銘200倍 等；藻類對(duì)隸的富集可達(dá)1000倍、銘4000倍。
[0005] (4).毒性久。重金屬進(jìn)入生物體W后，不W離子的形式存在，而是與體內(nèi)有機(jī)成分 (蛋白質(zhì)、核酸、維生素、激素等）結(jié)合成金屬絡(luò)合物或馨合物，該些金屬絡(luò)合物或馨合物在 生物體內(nèi)不易排出，因而具有長期毒害效應(yīng)。
[0006] 目前，重金屬廢水處理方法主要有=種：第一種化學(xué)法，通過化學(xué)反應(yīng)將重金屬 離子去除的方法，包括化學(xué)沉淀法、化學(xué)還原法、電化學(xué)和高分子重金屬捕集劑法等。第二 種物理法，在不改變重金屬離子化學(xué)形態(tài)的條件下，通過吸附、濃縮而分離的方法，包括吸 附法、溶劑萃取法、蒸發(fā)和凝固法、離子交換法和膜分離法等。第=類是生物法，主要是借助 微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除重金屬的方法，包括生物絮凝、植物修復(fù) 和生物吸附。該些方法可望獲得較好的處理效果，但普遍存在二次污染重、處理成本高、應(yīng) 用規(guī)模小、對(duì)低濃度重金屬處理效果差等缺點(diǎn)，因而難于在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。
[0007] 例如，化學(xué)沉淀法，廣泛應(yīng)用于工業(yè)重金屬廢水處理中比較有效的方法，是向水 體中投加化學(xué)藥品，通過沉淀反應(yīng)去除重金屬離子的方法，主要包括氨氧化物沉淀、硫化 物沉淀和鐵氧體法。但若操作中抑值若控制不當(dāng)，重金屬離子將會(huì)再次溶解；對(duì)稀溶液 中重金屬去除效果不好；同時(shí)沉淀體積量大、含水率高、過濾困難，易造成二次污染。而物 理方法中，吸附法較為常見，吸附法是利用一些多孔性物質(zhì)為吸附劑去除廢水中重金屬離 子的方法。但吸附法主要是非選擇性吸附，從而對(duì)重金屬污染物的去除不具備選擇性，無 法針對(duì)特殊的廢水去除特定的重金屬離子。發(fā)明專利（CN201410420016、CN102600777A、 CN102583619A、CN104289185A)都對(duì)重金屬離子吸附劑的制備進(jìn)行改良，有納米鐵球吸附 劑，也有植物生物質(zhì)復(fù)合吸附劑等，該些吸附劑制作成本較高，不易推廣，最為致命的缺點(diǎn) 是該些吸附材料在長期的使用過程中容易杜塞，造成重金屬去除效率的不穩(wěn)定，甚至產(chǎn)生 二次污染。
[000引生物法則是最近比較新起的一種，也是一種環(huán)境友好型的方法。按照生物構(gòu)成分 類，目前生物法去除重金屬的方法包括兩類，一是利用大型植物(或稱超富集植物）來去除 污水中的重金屬，二是利用微生物來固定污水中的重金屬。在實(shí)際污水處理工程中，微生物 的方法應(yīng)用更為廣泛。其中，生物膜法是一種重要的利用微生物去除污水中重金屬的方法， 它是依靠附著在載體上的微生物群落吸收和吸附污水中的重金屬達(dá)到水質(zhì)凈化的效果。通 過調(diào)研，現(xiàn)在將去除污水中重金屬的典型生物方法(尤其設(shè)及微型生物的方法）歸納如下： 微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床(專利申請(qǐng)?zhí)?；CN201410553914)根據(jù)微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床使用的 實(shí)際情況，搭建完整的微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床裝置，，利用空壓機(jī)和空氣流量計(jì)組合控制曝氣 量，在操作上較為簡便，而且運(yùn)行較為穩(wěn)定，而且避免了由于曝氣量過大帶來的能源損耗， 起到了節(jié)能的作用。
[0009] 基于投加藥劑(結(jié)構(gòu)態(tài)鐵）的多級(jí)逆流反應(yīng)一體化裝置(專利【申請(qǐng)?zhí)枴?CN201410550568)同步去除多種重金屬離子的方法，預(yù)處理后的重金屬廢水通入結(jié)構(gòu)態(tài) 鐵-立式多級(jí)反應(yīng)系統(tǒng)，根據(jù)廢水的性質(zhì)W及其中重金屬的種類和濃度采用適宜的反應(yīng)器 級(jí)數(shù)；藥劑通過與廢水按逆流混合的方式在反應(yīng)器的混合反應(yīng)池內(nèi)充分接觸、攬拌反應(yīng)，然 后溶液進(jìn)入該級(jí)反應(yīng)器的沉淀池實(shí)現(xiàn)固液分離；分離后的上清液經(jīng)檢測(cè)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，貝U 出水排放；若出水未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，則繼續(xù)進(jìn)入下一級(jí)反應(yīng)器，重復(fù)處理污水，直至出水達(dá) 標(biāo)。
[0010] 修復(fù)地下水中重金屬神和簡的方法和裝置(專利申請(qǐng)?zhí)?；CN201410529859和 CN201410529793)所述經(jīng)水累抽提的地下水由進(jìn)水口進(jìn)入沉淀區(qū)經(jīng)攬拌，將部分神、簡與水 體分離，加入絮凝劑，隨后進(jìn)入濃縮區(qū)，在擋水隔板和半滲透膜(或堿性陰離子樹脂和離子 交換區(qū)）的作用下，部分神、簡濃縮并與地下水水體分離，隨后進(jìn)入微電解區(qū)將地下水進(jìn)行 電解，進(jìn)一步對(duì)水質(zhì)中神、簡進(jìn)行處理。后通入離子交換區(qū)，再出水，出水樹脂神、簡去除率 達(dá)90% W上。
[001U 生物吸附劑、固定床反應(yīng)器(專利申請(qǐng)?zhí)枺籆N201410487854)提供了一種用于重金 屬污水處理的生物吸附劑，由雙抱茹改性制備得到，用于吸附污水中的重金屬離子，吸附容 量高且再生后吸附容量無明顯下降。還提供了一種用于重金屬污水處理的固定床反應(yīng)器、 重金屬污水的處理方法。
[0012] 利用積雪草和微生物聯(lián)合去除±壤或水體中重金屬的方法(專利【申請(qǐng)?zhí)枴?CN201410365418)公開了一種利用積雪草和微生物聯(lián)合去除±壤或水體中重金屬的方法， 所述方法包括；在含有重金屬的±壤或水體中種植積雪草；定期收割積雪草并保留積雪草 在±壤或水體中的部分；將哈茨木霉菌菌液接種到積雪草根部。本發(fā)明能夠同時(shí)去除受污 染±壤或水體中的鉛、鋒、簡。
[0013] 一種培養(yǎng)紫紋羽卷擔(dān)菌菌皮去除水體中重金屬的方法(專利【申請(qǐng)?zhí)枴?CN201410315337)提供了一種培養(yǎng)紫紋羽卷擔(dān)菌菌皮去除水體中重金屬的方法，首先準(zhǔn)備 紫紋羽卷擔(dān)菌種；菌種培養(yǎng)；分別培養(yǎng)=級(jí)液體菌種和=級(jí)固體菌種；吸附培養(yǎng)料制作；重 金屬污水處理；菌皮和廢棄培養(yǎng)料的厭氧液化處理；重金屬回收；水體中紫紋羽卷擔(dān)菌菌 絲體的殺滅。本發(fā)明的有益效果是治理含有重金屬離子的污染水成本且不會(huì)造成水體的二 次污染，但是由于其單一的微生物構(gòu)成，一單遇到成分復(fù)雜巧日含多種重金屬）的面源污水 時(shí)，可能會(huì)發(fā)生微生物中毒現(xiàn)象。
[0014] 一種去除畜禽養(yǎng)殖廢水中重金屬的方法(專利申請(qǐng)?zhí)枺籆N201410267949)公開了一 種去除畜禽養(yǎng)殖廢水中重金屬的方法，屬于禽畜養(yǎng)殖業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過先 將畜禽養(yǎng)殖廢水A混合均勻后，再經(jīng)過填料層充分吸附，充分凈化后即得去除禽畜養(yǎng)殖廢 水中的重金屬Cd"、化 6\化"、Mn"后的畜禽養(yǎng)殖廢水。本發(fā)明操作簡單，不消耗動(dòng)力，可大 大節(jié)省運(yùn)行成本。該方法可用于人工濕地進(jìn)行畜禽養(yǎng)殖廢水的深度處理，可使整個(gè)人工濕 地污水處理系統(tǒng)更加高效，且占地面積小便于移動(dòng)，更適用于±地資源緊張的發(fā)達(dá)地區(qū)。
[0015] 一種去除污水中重金屬的處理裝置及其處理方法(專利申請(qǐng)?zhí)?；CN201410248353) 提供一種去除污水中重金屬的處理裝置及處理方法，包括一罐體，所述罐體底部連接有進(jìn) 水管，罐體上端連接有出水管，所述罐體內(nèi)由下至上依次設(shè)有砂石初濾層、微生物吸附層、 濾布及顆?；钚蕴课綄?，所述微生物吸附層設(shè)有表面附著有微生物的球體。本發(fā)明具有 W下有益效果；本發(fā)明克服了傳統(tǒng)去除金屬離子方法存在成本高、操作復(fù)雜、難W對(duì)低濃度 廢水進(jìn)行處理等缺點(diǎn)，但利用的吸附層存在被杜塞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0016] 一種重金屬廢水S級(jí)處理與深度凈化回用工藝(專利申請(qǐng)?zhí)?；CN201410200039)公 開了一種重金屬廢水=級(jí)處理與深度凈化回用工藝，包括沉降部分與回用部分