專利名稱：一種非固定式生物吸附劑處理廢水及回收重金屬的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，具體為吸附處理廢水并回收重金屬的方法和裝置，尤其是非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的裝置。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的產(chǎn)能日益增長，其對于能源與環(huán)境方面的需求愈顯緊張。傳統(tǒng)的工業(yè)廢水處理方式方法基建占地大，處理方式單一，物料耗費多，處理量能有限度，以及對于部分廢水可利用成分無法回收利用，自上世紀四十年代，RuchhOft以其命名的生物吸附的方法有效去除水中的Pu后，人們對此進行了大量的研究。近年來，對于細菌、放線菌、酵母菌和霉菌的生物吸附機制有一定的深入，但還不很透徹。理論觀點認為生物吸附主要包括靜電吸引、絡(luò)合、離子交換、微沉淀、氧化還原反應(yīng)，相應(yīng)物化過程主要依靠生物體細胞壁膜表面的一些如羥基、羧基、氨基、酰胺基和磷?；扔薪饘俳j(luò)合、配位能力的基團發(fā)生作用?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)處理方法如物化沉淀吸附通常添加各類化學(xué)藥劑，或是沉淀池等方法，易造成二次污染或是處理時間長，尤其對于其中的工業(yè)成分如重金屬離子不能有效分離再利用。國內(nèi)在新興的污水技術(shù)處理方面，如08年底甘肅金川公司“含重金屬離子污水處理站”，采用物理化學(xué)法沉淀去除工業(yè)廢水中的重金屬離子，但基建成本高，日常處理廢水所需物料量大且無法再生。09年南通名天環(huán)保也以物化法沉淀吸附原理集成各工序，制造出污水處理機直接在生產(chǎn)企業(yè)排污端直接處理污水，兩者處理結(jié)果理想；但活性炭作為主吸附劑，其對于有彈性的膠體廢水處理存在技術(shù)瓶頸，必須在吸附前投加活化劑、沉淀劑、 穩(wěn)絮劑等，加之吸附用的活性炭的再生能耗大，吸附后的重金屬脫附效率不高，這些也正說明其并非最佳的吸附及處理方法。對于生物吸附法，日本東麗在2010年下半年以其卓越的技術(shù)將生物吸附劑固定在IOum的繞線過濾器上，摻入直徑為2mm 20mm的活性炭小球直接用于回收工業(yè)廢水中的重金屬，回收方式為直接焚燒?；谄涑⒐潭ɑ夹g(shù)在全球遙遙領(lǐng)先，作為吸附材料的固定法用于工業(yè)批量使用，至少在現(xiàn)階段的實用性方面還有欠缺。而對于非固定法處理廢水，2010年底韓國公司發(fā)布了對于冰淇淋生產(chǎn)廢水的微生物非固定法處理的結(jié)果，該方案采用廢水與菌群直接混合，明顯縮短了吸附時間，提供了一種新的處理工藝，出水口 COD達到美國NPDES排放標準。這個技術(shù)方案并未對廢水中的有效成分進行回收利用方面進行深化。本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，采取非固定法對廢水中的重金屬離子高效吸附并回收利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種非固定式生物吸附劑處理廢水及回收重金屬的方法。、
本發(fā)明還提供了實現(xiàn)上述方法的裝置。一種非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的裝置，結(jié)構(gòu)包括連接在一起的混合反應(yīng)器和除菌過濾器；除菌過濾器與混合反應(yīng)器之間并聯(lián)回收分離單元；回收分離單元包括初濾槽、解析池、回收分離槽和解析桶；混合反應(yīng)器與初濾槽、解析池和回收分離槽、依次連接并形成回路；初濾槽、混合反應(yīng)器及除菌過濾器之間以工藝閥相連接；解析桶分別與回收分離槽及解析池連接。并且，混合反應(yīng)池上游與滴定桶、活化槽和污水調(diào)節(jié)池連接。處理方法為，將待處理的廢水與生物吸附劑混合，pH值調(diào)節(jié)為4 5，在混合反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)處理；將反應(yīng)后的吸附劑與廢水的混合物固液分離，液體流回混合反應(yīng)器繼續(xù)處理；用解析液洗脫除去吸附劑上重金屬離子；再生后的吸附劑經(jīng)分離后回到混合反應(yīng)器；洗滌的解析液可重復(fù)使用；解析的原理是在膜壁表面環(huán)境下H離子酸性條件下與被吸附的金屬離子進行互換的過程。 在解析池內(nèi)用解析液洗滌生物吸附劑表面的金屬離子，過濾分離，生物吸附劑回到混合反應(yīng)器繼續(xù)使用。上述反應(yīng)持續(xù)時間為I 6小時。通過上述方法處理后的廢水，現(xiàn)可達到國家二級污水排放標準。然后將處理過的廢水經(jīng)固液分離后，生物吸附劑可重復(fù)使用，處理后的廢水可排放或回用。廢水中的重金屬離子集中在解析液內(nèi)，可回收利用。所使用的生物吸附劑為酵母菌或酵母菌的細胞壁膜，在使用前可用超聲波處理乳化分離雜質(zhì)(如去除酚基等)并使生物吸附劑均勻分散在懸濁液中。所述的生物吸附劑為酵母菌時，與廢水的用量比為5 50g/L ;所用生物吸附劑為酵母菌細胞壁膜時，與廢水的用量比為O. I 5g/L，優(yōu)選為O. 5 2g/L。酵母菌可選用啤酒酵母、蛋白酶酵母等制藥廠或釀造廠的廢棄料。酵母菌細胞壁膜的制備方法為，向酵母中加入酵母噬菌體(如嗜菌酵母等)，反應(yīng)后用高溫處理殺死酵母及噬菌體，濾去線粒體、細胞核等物質(zhì)，獲得酵母菌細胞壁外膜。生物吸附劑在反應(yīng)前用超聲處理10 15分鐘活化，超聲處理的效果是乳化病去除酚基等雜質(zhì)，菌體有效分散于懸濁液中?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)處理方法如物化沉淀吸附通常添加各類化學(xué)藥劑，或是沉淀池等方法，易造成二次污染或是處理時間長，尤其對于其中的工業(yè)成分不能有效分離再利用。本發(fā)明采用微生物非活性酵母菌，尤其是作為工業(yè)廢料的酵母菌廢棄料為主要吸附原料處理廢水，工藝過程中不添加其他物質(zhì)，無污染，無毒且安全，符合綠色環(huán)保要求。本項目針對生產(chǎn)企業(yè)對工業(yè)廢水回收處理及再利用方面的需求情況，提供了一種全新的非活性微生物工藝處理廢水工藝及裝置，能以極低的能耗，無毒無二次污染且可選擇性地回收重金屬離子并達到排放標準實現(xiàn)循環(huán)利用。本發(fā)明為生產(chǎn)企業(yè)在廢水處理方面提供了低能耗，無毒清潔，經(jīng)濟的裝置和處理方法。通過本發(fā)明方法和裝置處理的廢水，能達到污水排放標準并可以回用；同時回收的重金屬可市場回用并產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟效益。


圖I為實施例I中處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。I-混合反應(yīng)器，2-活化槽，3-滴定桶，31-計量泵，32-污水調(diào)節(jié)池，4_除菌過濾器，5-解析桶，61-初濾槽，62-解析池，63-回收分離槽，64-計量泵，65-工藝閥，66-排水管
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細、完整地說明實施例I如圖I所示，一種非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的裝置，結(jié)構(gòu)包括混合反應(yīng)器1，裝有堿性溶液或酸性溶液的滴定桶3、裝有生物吸附劑(酵母等)的活化槽2 ；裝有待處理廢水的污水調(diào)節(jié)池分別連接到混合反應(yīng)器；混合反應(yīng)器通過工藝閥 65經(jīng)排水管66 連接到除菌過濾器；同時，除菌過濾器與混合反應(yīng)器之間設(shè)有回收分離單元；回收分離單元包括初濾槽61、解析池62、回收分離槽63和裝有解析液的解析桶5 ;混合反應(yīng)器與初濾槽61、解析池 62回收分離槽63依次連接并形成回路；初濾槽、混合反應(yīng)器及除菌過濾器之間以工藝閥65 相連接；裝有解析液的解析桶5分別與回收分離槽及解析池連接；解析桶與解析池之間設(shè)有計量泵64。使用中，廢水為酸性，其中所含Cu2+離子濃度為200mg/L。處理工藝為，滴定桶3內(nèi)裝有濃度為O. IM的NaOH溶液，活化槽內(nèi)裝有生物吸附齊U，生物吸附劑為釀酒廠發(fā)酵后廢棄的啤酒酵母菌懸浮液，生物吸附劑用超聲波處理10 15分鐘活化分散均勻；將1000L廢水從污水調(diào)節(jié)池中抽出送入混合反應(yīng)器1，用計量泵31將NaOH溶液和生物吸附劑一同送入混合反應(yīng)器?；旌虾筮M入混合反應(yīng)器的廢水PH值為4 5，生物吸附劑用量35Kg;送料之后，將廢水在混合反應(yīng)器內(nèi)攪拌反應(yīng)，調(diào)節(jié)工藝閥，關(guān)閉混合反應(yīng)器與除菌過濾器之間的通路，使反應(yīng)后的生物吸附劑與廢水的混合物進入初濾槽；在初濾槽內(nèi)經(jīng)過固液分離，液體經(jīng)工藝閥65由排水管66流回混合反應(yīng)器繼續(xù)處理；生物吸附劑進入解析池；用計量泵64將解析桶內(nèi)的解析液抽入解析池，在解析池內(nèi)對生物吸附劑進行反沖洗滌，將生物吸附劑上所吸附的重金屬離子洗滌下來；生物吸附劑與解析液的混合物在回收分離槽內(nèi)分離，洗滌后的生物吸附劑送回混合反應(yīng)器回用，解析液回到解析桶內(nèi)。解析液為O. IMHCl溶液或硫酸溶液。上述操作持續(xù)6小時后，調(diào)節(jié)工藝閥，關(guān)閉混合反應(yīng)器與初濾槽之間的通路，將生物吸附劑與廢水的混合物廢水送入除菌過濾器，將處理后的廢水與生物吸附劑分離。生物吸附劑經(jīng)洗滌后可再次使用；處理后的廢水中銅離子含量低于lmg/L，含量水平達到國家污水二級排放標準。經(jīng)過上述方法處理后，廢水中重金屬離子富集于解析液中，可回收利用重金屬離子。吸附劑可反復(fù)使用10 30次。
實施例2非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的裝置同實施例I。使用中，廢水為酸性，其中所含Ni2+離子濃度240mg/L，Cu2+離子濃度為110mg/L。處理工藝為，滴定桶3內(nèi)裝有濃度為O. 5M的NaOH溶液(或其他堿性溶液)，活化槽內(nèi)裝有生物吸附劑，生物吸附劑為生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白酶的廢棄酵母菌壁膜懸浮液，生物吸附劑用超聲波處理10 15分鐘活化分散均勻；酵母菌細胞壁膜的制備方法為，向酵母中加入酵母噬菌體(如嗜菌酵母等)，反應(yīng)后用高溫處理殺死酵母及噬菌體，濾去線粒體、細胞核等物質(zhì)，獲得酵母菌細胞壁外膜；將1000L廢水從污水調(diào)節(jié)池中抽出送入混合反應(yīng)器1，用計量泵31將NaOH溶液和生物吸附劑一同送入混合反應(yīng)器?；旌虾筮M入混合反應(yīng)器的廢水PH值為4 5，生物吸附劑用量為lKg。送料之后，將廢水在混合反應(yīng)器內(nèi)攪拌反應(yīng)，調(diào)節(jié)工藝閥，關(guān)閉混合反應(yīng)器與除菌過濾器之間的通路， 使反應(yīng)后的生物吸附劑與廢水的混合物進入初濾槽；在初濾槽內(nèi)經(jīng)過固液分離，液體經(jīng)工藝閥65由排水管66流回混合反應(yīng)器繼續(xù)處理；生物吸附劑進入解析池；用計量泵64將解析桶內(nèi)的解析液抽入解析池，在解析池內(nèi)對生物吸附劑進行反沖洗滌，將生物吸附劑上所吸附的重金屬離子洗滌下來；生物吸附劑與解析液的混合物在回收分離槽內(nèi)分離，洗滌后的生物吸附劑送回混合反應(yīng)器回用，解析液回到解析桶內(nèi)。解析液為O. 2MHC1溶液或硫酸溶液。上述操作持續(xù)4小時后，調(diào)節(jié)工藝閥，關(guān)閉混合反應(yīng)器與初濾槽之間的通路，將生物吸附劑與廢水的混合物廢水送入除菌過濾器，將處理后的廢水與吸附劑分離。吸附劑經(jīng)洗滌后可再次使用；處理后的廢水中鎳離子含量低于lmg/L，銅離子含量低于lmg/L，含量水平達到排放標準，可按實際需求進行排放或回用。
權(quán)利要求
1.一種非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的裝置，其特征在于，結(jié)構(gòu)包括連接在一起的混合反應(yīng)器和除菌過濾器； 除菌過濾器與混合反應(yīng)器之間并聯(lián)回收分離單元；回收分離單元包括初濾槽、解析池、回收分離槽和解析桶；混合反應(yīng)器與初濾槽、解析池和回收分離槽、依次連接并形成回路；初濾槽、混合反應(yīng)器及除菌過濾器之間以工藝閥相連接； 解析桶分別與回收分離槽及解析池連接。
2.權(quán)利要求I所述非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的裝置，其特征在于，所述混合反應(yīng)池上游與滴定桶、活化槽和污水調(diào)節(jié)池連接。
3.一種非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的方法，其特征在于，步驟包括 將待處理的廢水與吸附劑混合，廢水的PH值調(diào)節(jié)為4 5，在混合反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)處理；所述的吸附劑為酵母菌或酵母菌的細胞壁膜； 將反應(yīng)后的吸附劑與廢水的混合物固液分離，液體流回混合反應(yīng)器繼續(xù)處理； 用解析液洗脫除去吸附劑上重金屬離子；再生后的吸附劑經(jīng)分離后回到混合反應(yīng)器； 上述反應(yīng)持續(xù)I 6小時；處理后的廢水經(jīng)過固液分離排放或回用。
4.權(quán)利要求3所述非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的方法，其特征在于，所述的生物吸附劑為酵母菌時，與廢水的用量比為5 50g/L ;所用生物吸附劑為酵母菌細胞壁膜時，與廢水的用量比為0. I 5g/L。
5.權(quán)利要求3所述非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的方法，其特征在于，所用生物吸附劑為酵母菌細胞壁膜時，與廢水的用量比為0. 5 2g/L。
6.權(quán)利要求3所述非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的方法，其特征在于，所述的解析液為酸溶液，氫離子含量為0. I 2M。
7.權(quán)利要求3所述非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的方法，其特征在于，待處理廢水中重金屬離子的濃度為10 200mg/L。
8.權(quán)利要求3所述非固定式生物吸附劑處理工業(yè)廢水及回收重金屬的方法，其特征在于，所述的吸附劑在反應(yīng)前用超聲處理10 15分鐘活化。
全文摘要
本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，具體為吸附處理廢水并回收重金屬的方法和裝置，結(jié)構(gòu)包括連接在一起的混合反應(yīng)器和除菌過濾器；除菌過濾器與混合反應(yīng)器之間并聯(lián)回收分離單元。處理方法為，將待處理的廢水與生物吸附劑混合，pH值調(diào)節(jié)為4～5之間，在混合反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)處理；將反應(yīng)后的吸附劑與廢水的混合物固液分離，液體流回混合反應(yīng)器繼續(xù)處理；用解析液洗脫除去吸附劑上重金屬離子；再生后的吸附劑經(jīng)分離后回到混合反應(yīng)器。吸附劑為酵母菌或酵母菌細胞壁膜。本發(fā)明可回收重金屬，且低能耗。
文檔編號C02F9/14GK102701511SQ20111007434
公開日2012年10月3日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者平超峰, 段蘇權(quán) 申請人:上海鑫洲生物科技有限公司