專利名稱：用廢棄污泥為載體處理重金屬?gòu)U水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理重金屬?gòu)U水的生物方法，特別是一種利用城市生活污水廠的剩余活性污泥或工業(yè)廢棄污泥為載體的生物治理重金屬?gòu)U水的方法。
背景技術(shù)：
處理重金屬?gòu)U水的物理化學(xué)方法很多，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。
化學(xué)沉淀法易于快速去除大量的金屬離子，但往往不能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)，且沉淀過(guò)程中加入的過(guò)量沉淀劑本身往往有毒或有害，對(duì)環(huán)境造成二次污染。
離子交換法工藝成熟，操作簡(jiǎn)單，在一定條件下處理效果好，但離子交換樹脂價(jià)格高、選擇交換性能不好，在處理低濃度或成分復(fù)雜的重金屬?gòu)U水時(shí)操作費(fèi)用和原材料成本相對(duì)過(guò)高。
吸附法、電解法、氧化還原法等方法有其應(yīng)用實(shí)例，但存在自身難以克服的缺陷，限制了規(guī)?；膽?yīng)用。
與傳統(tǒng)方法相比，生物法具有經(jīng)濟(jì)、高效且無(wú)害化等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今世界公認(rèn)的最具發(fā)展前途的方法。
生物吸附法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新方法，具有價(jià)廉、節(jié)能、易于回收重金屬等特點(diǎn)，但該方法處理重金屬的有效濃度范圍為1～100ppm，目前尚無(wú)應(yīng)用實(shí)例。
利用硫酸鹽還原菌(SRB)代謝產(chǎn)物(H2S)使水中重金屬離子形成金屬硫化物沉淀以去除重金屬離子，但該方法運(yùn)行周期長(zhǎng)，操作條件苛刻，工藝不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目在于不僅實(shí)現(xiàn)多種高濃度重金屬同時(shí)高效凈化，而且為污染環(huán)境的廢棄污泥的處理與處置，提供解決途徑，達(dá)到“以廢治廢”。本方法適用性廣，周期短，效率高，成本低。
本發(fā)明首創(chuàng)利用城市生活污水廠的剩余活性污泥或工業(yè)廢棄污泥為載體生物治理重金屬?gòu)U水的新工藝污泥載體不僅是復(fù)合菌源，而且起到細(xì)菌生長(zhǎng)的高效“溫床”作用，很容易從活性污泥中原地定向培育高效微生物菌群，組成具有親和性載體的微生態(tài)系統(tǒng)，其中一類微生物如SRB將廢水中的SO42-還原為S2-或?qū)⒅亟痣x子的高價(jià)態(tài)還原為低價(jià)態(tài)，S2-產(chǎn)物隨即與重金屬子反應(yīng)生成水難溶性的硫化物沉淀MeS，系統(tǒng)的另一類微生物如霉菌和放線菌等對(duì)重金屬離子具有很強(qiáng)的吸附作用；污泥載體本身就是很好的吸附劑和絮凝劑，通過(guò)對(duì)重金屬離子的進(jìn)一步吸附，和硫化物產(chǎn)物一起絮凝沉淀。這樣，重金屬以水難溶性沉淀、或與微生物吸附以及與污泥本身結(jié)合等形式，實(shí)現(xiàn)廢水的高效凈化，達(dá)標(biāo)排放；對(duì)于處理廢水后的污泥，采用生物法或化學(xué)法回收其中有價(jià)金屬后進(jìn)行循環(huán)利用；其特征在于首先將作為微生物源和微生物生長(zhǎng)所需載體的活性污泥或工業(yè)廢棄污泥加入反應(yīng)器內(nèi)，配以生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)N、P，如生活污水，對(duì)污泥進(jìn)行定向活化培養(yǎng)，成為適宜于處理重金屬?gòu)U水的高效微生態(tài)系統(tǒng)，再將含有不同離子濃度的各種重金屬?gòu)U水，其金屬離子總濃度為1～10000mg/L，pH范圍為2～7，排入調(diào)有污泥的反應(yīng)器內(nèi)在室溫條件下進(jìn)行厭氧處理。
然后將富含重金屬的上層污泥流入沉淀池，上清液出水達(dá)標(biāo)排放，沉淀池中的污泥部分回流，剩余污泥中重金屬濃度富集到一定程度后再用生物法或化學(xué)法加以回收；污泥循環(huán)利用。
工藝處理對(duì)象多種重金屬?gòu)U水，主要含Cu2+、Pb2+、Zn2+、Ni2+、Cr6+、Fe2+、Cd2+、Hg2+、Mn2+、As5+。
工藝所用菌種及載體城市生活污水處理廠剩余活性污泥或工業(yè)廢棄污泥。
工藝設(shè)備類似于厭氧或兼氧生物反應(yīng)器，或是上流式厭氧反應(yīng)器或厭氧池塘。
發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明具有處理重金屬?gòu)U水的適應(yīng)范圍廣，凈化效率高，周期短，投資和運(yùn)行成本低，工藝流程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
1.普適性強(qiáng)。避免了中和沉淀等物理化學(xué)法深度處理難、生物吸附法只能處理痕量重金屬及微生物法操作條件苛刻等不足，對(duì)高低濃度、簡(jiǎn)繁體系的重金屬?gòu)U水均能高效凈化。
2.操作簡(jiǎn)單。和常規(guī)的生物法相比，所需高效微生物菌群無(wú)需通過(guò)篩選、分離，且不需外加任何生物載體材料(如活性炭、沙子等)，可直接將活性污泥組成的微生態(tài)系統(tǒng)調(diào)整到適合治理要求，運(yùn)行周期短，操作簡(jiǎn)單，無(wú)需過(guò)濾。
3.“以廢治廢”?？蓪U棄的剩余污泥開發(fā)利用，作為微生物的來(lái)源及載體來(lái)處理重金屬?gòu)U水，并可簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)回收廢水中的重金屬。
4.成本低廉。利用普遍應(yīng)用的城市生活污水、工業(yè)廢水處理的厭氧設(shè)備，對(duì)現(xiàn)有重金屬?gòu)U水進(jìn)行處理，投資成本低。而且可以將生活污水或有機(jī)廢水作為微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在重金屬?gòu)U水排放廠(如冶煉廠)實(shí)現(xiàn)生活污水與重金屬?gòu)U水混排并同時(shí)得到治理，極大減少投資及運(yùn)行成本。


圖1廢棄污泥為載體的生物處理重金屬?gòu)U水的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1展示了本發(fā)明的技術(shù)方案，它針對(duì)城市生活污水廠的剩余活性污泥或工業(yè)廢棄污泥，將其作為微生物載體，并從污泥中原地定向自然培育高效復(fù)合微生物菌群，組成具有親和性載體的微生態(tài)系統(tǒng)；并通過(guò)該系統(tǒng)中的有效微生物菌群(主要為硫酸鹽還原菌、霉菌、防線菌等)和活性污泥本身對(duì)廢水中的重金進(jìn)行沉淀、吸附、絮凝作用實(shí)現(xiàn)廢水的快速、高效凈化。
實(shí)施例首先將生活污水廠的活性污泥和極少量含有誘導(dǎo)因子的培養(yǎng)液加入到厭氧生物反應(yīng)器中，在28～35℃進(jìn)行活性污泥的定向活化培養(yǎng)，待污泥的活性激活，菌群生長(zhǎng)和繁殖后，然后將某冶煉企業(yè)的pH值為3，濃度為435.95mg/L的重金屬?gòu)U水排入反應(yīng)器中與激活后污泥充分混合，經(jīng)過(guò)1～2小時(shí)處理后，廢水中的主要重金屬離子Zn2+由起始的413.36mg/L降到4.1mg/L，其它重金屬離子均檢測(cè)不出，廢水處理后理化指標(biāo)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。重金屬?gòu)U水處理效果見表1。
表1 典型重金屬?gòu)U水處理效果

權(quán)利要求
1.用廢棄污泥為載體處理重金屬?gòu)U水的方法，其特征在于首先將作為微生物源和微生物生長(zhǎng)所需載體的活性污泥或工業(yè)廢棄污泥加入反應(yīng)器內(nèi)，配以生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)N、P，如生活污水，對(duì)污泥進(jìn)行定向活化培養(yǎng)，成為適宜于處理重金屬?gòu)U水的高效微生態(tài)系統(tǒng)，再將含有不同離子濃度的各種重金屬?gòu)U水，其金屬離子總濃度為1～10000mg/L，pH范圍為2～7排入調(diào)有污泥的反應(yīng)器內(nèi)在室溫條件下進(jìn)行厭氧處理。然后將富含重金屬的上層污泥流入沉淀池，上清液出水達(dá)標(biāo)排放，沉淀池中的污泥部分回流，剩余污泥中重金屬濃度富集到一定程度后再用生物法或化學(xué)法加以回收；污泥循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用廢棄污泥為載體處理重金屬?gòu)U水的方法，其特征在于首先將生活污水廠的活性污泥和極少量含有誘導(dǎo)因子的培養(yǎng)液加入到厭氧生物反應(yīng)器中，在28～35℃進(jìn)行活性污泥的定向活化培養(yǎng)，待污泥的活性激活，菌群生長(zhǎng)和繁殖后，然后將某冶煉企業(yè)的pH值為3，濃度為435.95mg/L的重金屬?gòu)U水排入反應(yīng)器中與激活后污泥充分混合，經(jīng)過(guò)1～2小時(shí)處理后，廢水中的主要重金屬離子Zn2+由起始的413.36mg/L降到4.1mg/L，其它重金屬離子均檢測(cè)不出，廢水處理后理化指標(biāo)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及處理重金屬?gòu)U水的生物方法，特別是一種利用城市生活污水廠的剩余活性污泥或工業(yè)廢棄污泥為載體的生物治理重金屬?gòu)U水的方法。其特點(diǎn)在于首先將活性污泥或工業(yè)廢棄污泥加入反應(yīng)器內(nèi)，配以生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)N、P，進(jìn)行定向活化培養(yǎng)，成為高效微生態(tài)系統(tǒng)；再將含有不同離子濃度的pH范圍為2～7的各種重金屬?gòu)U水，排入調(diào)有污泥的反應(yīng)器內(nèi)在室溫條件下進(jìn)行厭氧處理；然后將富含重金屬的上層污泥流入沉淀池，上清液出水達(dá)標(biāo)排放，沉淀池中的污泥部分回流，剩余污泥中重金屬濃度富集到一定程度后再用生物法或化學(xué)法加以回收。本方法處理重金屬?gòu)U水的適應(yīng)范圍廣，凈化效率高，周期短，投資和運(yùn)行成本低，工藝流程簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C02F1/62GK1548382SQ0313692
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者柴立元, 閔小波, 于霞, 彭兵, 王云燕, 何德文, 劉恢 申請(qǐng)人:中南大學(xué)