專利名稱：一種微生物降解高氯酸鹽的水處理工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微生物降解高氯酸鹽的水處理工藝，屬于廢水處理及資源化技術領域。
背景技術：
高氯酸鹽會破壞甲狀腺功能，是一種尚未引起國人足夠重視的潛在有害污染物。高氯酸鹽被廣泛用于皮革加工、橡膠制造、化肥生產、潤滑油添加劑等領域，由于高氯酸根在水中的溶解度很大，且在大多數(shù)土壤和礦物質上的吸附很弱，高氯酸鹽一旦進入環(huán)境即會隨著地下水和地表水的流動而快速擴散，從而造成污染范圍的迅速擴大。由于高氯酸鹽持久穩(wěn)定性強，水溶性大，且易于在地下水、地表水環(huán)境中快速擴散，因此難于從水體中對其進行有效的去除，尚可用于地表水中高氯酸根離子去除的技術主要有離子交換技術、膜技術和電滲析技術，但這些技術存在著設備運行維護費用較高的缺點，上述技術用于地下水的處理運行費用高的缺點更加凸顯。比較而言，可用于地下水修復的生物還原法有望成為去除地下水中高氯酸根的有效且成本低廉的方法。中國專利文獻CN102153238A (申請?zhí)?01110094831.6)公開了一種修復地下水高氯酸鹽污染的方法，步驟是D采用液相還原法制備納米Fe°粒子，即在氬氣保護下用KHB4溶液還原FeSO4 -7H20溶液制取納米Fe°粒子，反應結束后用脫氧去離子水洗滌納米Fe°溶液，再用磁選法選出納米Fe°粒子；2)將所制納米Fe°粒子加入脫氧后的反應液中混合；3)加入含有高氯酸鹽的地下水，密封進行振蕩反應以去除高氯酸鹽。上述微生物法還原高氯酸 鹽雖然提供了一種低成本處理高氯酸鹽的新思路，但是反應需要較大的活化能，降解速度緩慢，降解時間長，用于地下水修復還有一定的困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足和缺陷，提供一種微生物降解高氯酸鹽的水處理工藝。一種加速微生物降解高氯酸鹽的水處理工藝，其特征在于，在高氯酸鹽還原菌還原高氯酸鹽的步驟中，按20 25mM的添加量添加赤鐵礦。根據本發(fā)明優(yōu)選的，所述的赤鐵礦制備方法如下將50 60mlIM的硝酸鐵滴到700 750ml煮沸超濾的雙蒸水中，過夜后冷卻，用超純雙蒸水透析2 4天，即得；或者，將450 500ml0· 002M的HCl在98 °C的真空干燥箱中過夜，加3. 5 4. 2g硝酸鐵，混合均勻后置入真空干燥箱中，在98°C繼續(xù)放置7天，取出冷卻過夜，用超純雙蒸水透析2 4天，即得；經雙蒸水透析2 4天后透析水的導電性與超純水的導電性相同，目的是去除制得的赤鐵礦中的硝酸根等小分子以及保證制得的赤鐵礦的導電性。
本發(fā)明適用于所有的高氯酸鹽還原菌還原高氯酸鹽的工藝，添加赤鐵礦后均能提高降解速度；根據本發(fā)明優(yōu)選的，具體步驟如下向圓柱形反應器中按4 6L/h的進水流量注入高氯酸根濃度為50 90mg/L的待處理水，圓柱形反應器直徑為20cm,高為I 1. 5m,電機控制攪拌器的轉速為30 40rpm,兩個濾膜之間的距離為O. 5 O. 8m,向兩個濾膜之間投加的赤鐵礦量為20 25mM,兩個濾膜之間的含有降解高氯酸鹽微生物的污泥在含有赤鐵礦的環(huán)境下分解高氯酸鹽，處理8 30天，制得處理水。所述含有降解高氯酸鹽微生物的污泥為將取自污水處理廠的污泥按高氯酸鈉濃度梯度為 10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L 參考《高濃度厭氧活性污泥馴化及其產氫能力演變規(guī)律的研究》(吳薛明等，《南京工業(yè)大學》2005年)中的相關馴化步驟進行馴化后制得。本發(fā)明主要有如下優(yōu)點1、本發(fā)明可有效改善微生物還原高氯酸鹽的效果，加快了高氯酸鹽降解的速率，縮短了高氯酸鹽還原的時間，有力地促進了水中高穩(wěn)定性的高氯酸鹽的還原降解；2、使用的原料為礦物元素鐵元素，降解產物為氯離子，沒有其它污染物質產生，避免了二次污染，因此整個過程對于環(huán)境不會產生污染，實現(xiàn)了對于環(huán)境的綠色無污染過程; 3、使用的設備簡單，原料易得，成本低廉；4、整個反應穩(wěn)定性好，處理效率高，出水水質穩(wěn)定，設備操作簡單，占地面積小，易實現(xiàn)自動控制，運行管理簡單；5、本發(fā)明用半導電的赤鐵礦來加速微生物的高氯酸鹽降解，可廣泛應用于城市生活污水和工業(yè)廢水中高氯酸鹽的去除，對于微生物降解高氯酸鹽的效果有了明顯的提高，具有良好的環(huán)境和經濟效益。


圖1是實施例采用的圓柱形反應器的結構示意圖；其中1、出水口，2、赤鐵礦投加口，3、進水口，4、水泵，5、電機，6、攪拌葉片，7、濾
膜，8、含有降解高氯酸鹽微生物的污泥。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步說明，但本發(fā)明所保護范圍不限于此。設備說明實施例中采用的圓柱形反應器結構如圖1所示，柱體上內水平設置有兩層濾膜7，濾膜7之間設置有攪拌葉片6，柱體下部設置有進水口 3，柱體上部設置有出水口 1，兩濾膜7之間柱體的側壁上設置有赤鐵礦投加口 2，兩濾膜7之間設置有含有降解高氯酸鹽微生物的污泥8，所述攪拌葉片6與電機5相連接，進水口 3處設置有水泵4。上述含有降解高氯酸鹽微生物的污泥是由取自濟南市西區(qū)污水處理廠的污泥按高氯酸鈉濃度梯度為 10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L 參考《高濃度厭氧活性污泥馴化及其產氫能力演變規(guī)律的研究》(吳薛明等，《南京工業(yè)大學》2005年)中的相關馴化步驟進行馴化后制得。實施例1一種加速微生物降解高氯酸鹽的水處理工藝，在高氯酸鹽還原菌還原高氯酸鹽的步驟中，按20 25mM的添加量添加赤鐵礦，具體步驟如下向圓柱形反應器中按4L/h的進水流量注入高氯酸根濃度為60mg/L的待處理水，圓柱形反應器直徑為20cm，高為lm，電機控制攪拌器的轉速為30rpm，兩個濾膜之間的距離為O. 5m,向兩個濾膜之間投加的赤鐵礦量為20mM，兩個濾膜之間的含有降解高氯酸鹽微生物的污泥在含有赤鐵礦的環(huán)境下分解高氯酸鹽，處理12天，制得處理水。所述的赤鐵礦制備方法如下將50ml IM的硝酸鐵滴到700ml煮沸超濾的雙蒸水中，過夜后冷卻，用超純雙蒸水透析2天，即得。本例中高氯酸根的平均去除速率為5mg/(L*day)，在第12天降解完全。實施例2一種加速微生物降解高氯酸鹽的水處理工藝，在高氯酸鹽還原菌還原高氯酸鹽的步驟中，按25mM的添加量添加赤鐵礦，具體步驟如下向圓柱形反應器中按6L/h的進水流量注入高氯酸根濃度為80mg/L的待處理水，圓柱形反應器直徑為20cm，高為1. 5m,電機控制攪拌器的轉速為40rpm，兩個濾膜之間的距離為O. Sm,向兩個濾膜之間投加的赤鐵礦量為25mM，兩個濾膜之間的含有降解高氯酸鹽微生物的污泥在含有赤鐵礦的環(huán)境下分解高氯酸鹽，處理20天，制得處理水。所述的赤鐵礦制備方法如下將60ml IM的硝酸鐵滴到750ml煮沸超濾的雙蒸水中，過夜后冷卻，用超純雙蒸水
透析4天，即得。本實施例中高氯酸根的平均去除速率為4mg/(L*day)，在第20天降解完全。實施例3一種加速微生物降解高氯酸鹽的水處理工藝，在高氯酸鹽還原菌還原高氯酸鹽的步驟中，按20mM的添加量添加赤鐵礦，具體步驟如下向圓柱形反應器中按4L/h的進水流量注入高氯酸根濃度為60mg/L的待處理水，圓柱形反應器直徑為20cm，高為lm，電機控制攪拌器的轉速為30rpm，兩個濾膜之間的距離為O. 5m,向兩個濾膜之間投加的赤鐵礦量為20mM，兩個濾膜之間的含有降解高氯酸鹽微生物的污泥在含有赤鐵礦的環(huán)境下分解高氯酸鹽，處理15天，制得處理水。所述的赤鐵礦制備方法如下

將450ml0. 002M的HCl在98°C的真空干燥箱中過夜，加3. 5g硝酸鐵，混合均勻后置入真空干燥箱中，在98°C繼續(xù)放置7天，取出冷卻過夜，用超純雙蒸水透析4天，即得。本例中高氯酸根的平均去除速率為4mg/(L*day)，在第15天降解完全。實施例4一種加速微生物降解高氯酸鹽的水處理工藝，在高氯酸鹽還原菌還原高氯酸鹽的步驟中，按25mM的添加量添加赤鐵礦，具體步驟如下向圓柱形反應器中按6L/h的進水流量注入高氯酸根濃度為80mg/L的待處理水，圓柱形反應器直徑為20cm，高為1. 5m,電機控制攪拌器的轉速為40rpm，兩個濾膜之間的距離為O. Sm,向兩個濾膜之間投加的赤鐵礦量為25mM，兩個濾膜之間的含有降解高氯酸鹽微生物的污泥在含有赤鐵礦的環(huán)境下分解高氯酸鹽，處理25天，制得處理水。所述的赤鐵礦制備方法如下將500ml0. 002M的HCl在98°C的真空干燥箱中過夜，加4. 04g硝酸鐵，混合均勻后置入真空干燥箱中，在98°C繼續(xù)放置7天，取出冷卻過夜，用超純雙蒸水透析3天，即得。本實施例中高氯酸 根的平均去除速率為3. 2mg/(L*day)，在第25天降解完全。
權利要求
1.一種加速微生物降解高氯酸鹽的水處理工藝，其特征在于，在高氯酸鹽還原菌還原高氯酸鹽的步驟中，按20 25mM的添加量添加赤鐵礦。
2.如權利要求1所述的水處理工藝，其特征在于，所述的赤鐵礦制備方法如下 將50 60ml IM的硝酸鐵滴到700 750ml煮沸超濾的雙蒸水中，過夜后冷卻，用超純雙蒸水透析2 4天，即得。
3.如權利要求1所述的水處理工藝，其特征在于，所述的赤鐵礦制備方法如下 將450 500ml0. 002M的HCl在98°C的真空干燥箱中過夜，加3. 5 4. 2g硝酸鐵，混合均勻后置入真空干燥箱中，在98°C繼續(xù)放置7天，取出冷卻過夜，用超純雙蒸水透析2 4天，即得。
4.如權利要求1所述的水處理工藝，其特征在于，具體步驟如下 向圓柱形反應器中按4 6L/h的進水流量注入高氯酸根濃度為50 90mg/L的待處理水，圓柱形反應器直徑為20cm,高為I 1. 5m,電機控制攪拌器的轉速為30 40rpm,兩個濾膜之間的距離為O. 5 O. Sm,向兩個濾膜之間投加的赤鐵礦量為20 25mM，兩個濾膜之間的含有降解高氯酸鹽微生物的污泥在含有赤鐵礦的環(huán)境下分解高氯酸鹽，處理8 30天，制得處理水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微生物降解高氯酸鹽的水處理工藝，該工藝在高氯酸鹽還原菌還原高氯酸鹽的步驟中，按20～25mM的添加量添加赤鐵礦。本發(fā)明可有效改善微生物還原高氯酸鹽的效果，加快了高氯酸鹽降解的速率，縮短了高氯酸鹽還原的時間，有力地促進了水中高穩(wěn)定性的高氯酸鹽的還原降解。
文檔編號C02F3/34GK103058390SQ20131001738
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權日2013年1月17日
發(fā)明者王曙光, 李孟遷, 孫雪菲 申請人:山東大學