的硫酸鹽廢水的生物處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及硫酸鹽廢水的生物處理領(lǐng)域，具體指一種酸性含F(xiàn)e3+和Cu 2+的硫酸鹽 廢水的生物處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 含有金屬離子的酸性硫酸鹽廢水產(chǎn)生的來(lái)源較多，如冶金行業(yè)、電鍍行業(yè)、電解行 業(yè)、電池行業(yè)等在生產(chǎn)和加工過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生此類廢水，該廢水特點(diǎn)是具有較低pH值，一 般在2~5左右，同時(shí)含有大量Cu 2+、Fe3+以及一定量Pb 2+和Zn 2+等重金屬離子，給環(huán)境帶 來(lái)較大危害。
[0003] 由于此類廢水pH值比較低、重金屬含量高，目前應(yīng)用物理或化學(xué)方法對(duì)此類廢水 處理較為常見(jiàn)，化學(xué)類方法一般采用石灰石或石灰中和法，通過(guò)向廢水中投加石灰或石灰 石中和酸性廢水并使重金屬離子以碳酸鹽、氫氧化物的形式沉淀。但是這種方法產(chǎn)生大量 硫酸鈣和重金屬沉淀堆積于環(huán)境，造成的二次污染難以去除。物理類方法如離子交換法、電 滲析和反滲透等方法的處理成本都較高。
[0004] 近年來(lái)，對(duì)利用硫酸鹽還原菌（SRB)的微生物技術(shù)處理硫酸鹽廢水進(jìn)行了大量研 宄，并取得了較大進(jìn)展。硫酸鹽還原菌還原法處理成本低、適用性強(qiáng)，其原理在于SRB能以 硫酸鹽作為電子受體，以供生物生存的有機(jī)底物作為電子供體，在生物體內(nèi)完成高價(jià)態(tài)硫 酸鹽的還原。比如異化硫酸鹽還原作用，即在有機(jī)物的降解過(guò)程中，硫酸鹽作為氧化物，被 還原為硫化物的過(guò)程。這一過(guò)程可以用下述反應(yīng)式來(lái)表示：
H2S、HSI S 能與金屬離子形成沉淀除去，避免二次污染。但低pH (pH = 2~3)環(huán)境 會(huì)對(duì)硫酸鹽還原菌產(chǎn)生酸性沖擊，影響菌種活性。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)如專利號(hào)為CN1458083A的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種增強(qiáng)硫酸鹽還原菌 活性提高廢水處理效率的方法，具體做法是向反應(yīng)器或是廢水槽中添加單質(zhì)鐵調(diào)節(jié)pH至 5. 5-8. 5,這種方法會(huì)在廢水中引入大量Fe2+，而硫酸鹽還原菌的培養(yǎng)需要供給磷源，常用的 磷源如KH2PO 4會(huì)與Fe 2+或Fe 3+生成沉淀而不易被菌種利用，造成磷源的浪費(fèi)。
[0006] 關(guān)于硫酸鹽還原菌活性抑制原理方面國(guó)內(nèi)外專家都做過(guò)深入研宄，這里列出兩篇 論文以供佐證： LUtgikar V PjHarmon S M, Chaudhary N, et al. Inhibition of sulfate -reducing bacteria by metal sulfide formation in bioremediation of acid mine drainage [J]. Environmental toxicology，2002, 17 (I):40-48 ; 2.Sheng Y X，Cao H B，Li Y P，et al.Effects of bacterialIy produced precipitates on the metabolism of sulfate reducing bacteria during the bi〇-treatment process of copper-containing wastewater[J]. Science China Chemist ry，2010, 53(12) :2608-2615.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題提供一種新的酸性含F(xiàn)e3+和Cu 2+硫酸鹽廢 水的生物處理方法。
[0008] 本發(fā)明所述的廢水處理方法在廢水進(jìn)入生物反應(yīng)器與SRB作用前先進(jìn)行預(yù)處理， 即向廢水中添加單質(zhì)鐵，通過(guò)單質(zhì)鐵與H +反應(yīng)生成H2調(diào)節(jié)廢水的pH值，同時(shí)還原部分Fe3+; 并向廢水中通入H 2S氣體以去除廢水中大部分的金屬離子，尤其是Cu2+和Fe 3+。上述預(yù)處理 過(guò)程中使用的H2S氣體來(lái)自于生物反應(yīng)器中SRB的前期培養(yǎng)產(chǎn)物。將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的廢水導(dǎo) 入生物反應(yīng)器中，通過(guò)SRB厭氧處理將SO廣還原為H 2S、S2^和HS ^來(lái)繼續(xù)沉淀廢水中的金屬 離子，通入氮?dú)鈱U水產(chǎn)生的H2S氣體繼續(xù)吹脫并通入預(yù)處理罐。
[0009] 本發(fā)明所述酸性含F(xiàn)e3+和Cu2+的硫酸鹽廢水的生物處理方法包括菌種培養(yǎng)階段和 廢水處理階段，具體步驟如下： 菌種培養(yǎng)階段，向生物反應(yīng)器中通入氮?dú)獠⒈３制鋬?nèi)部為30~35°C的厭氧環(huán)境，將含 SO廣的培養(yǎng)基注入生物反應(yīng)器中并接種硫酸鹽還原菌混合菌種進(jìn)行培養(yǎng)，將產(chǎn)生的氣體通 過(guò)氮?dú)獯得摬⑼ㄈ腩A(yù)處理罐中，預(yù)處理罐中硫化物濃度達(dá)到l〇〇mg/L即可進(jìn)行廢水處理； 廢水處理階段，向生物反應(yīng)器內(nèi)泵入磷源溶液，向廢水池中添加碳源、氮源、生長(zhǎng)因子 并向預(yù)處理罐中添加單質(zhì)鐵，將廢水池中的廢水泵入預(yù)處理罐，再將預(yù)處理罐中的廢水泵 入生物反應(yīng)器，調(diào)節(jié)兩臺(tái)廢水泵的流量，每2~3d檢測(cè)一次生物反應(yīng)器進(jìn)水口及排水口處 的水質(zhì)，廢水在生物反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)生物厭氧處理、沉淀及過(guò)濾，PH值達(dá)到7以上后排出，產(chǎn)生 的氣體繼續(xù)經(jīng)氮?dú)獯得撏ㄈ腩A(yù)處理罐。
[0010] 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案為，在廢水處理階段通過(guò)調(diào)節(jié)兩臺(tái)廢水泵的流量，使 生物反應(yīng)器進(jìn)水口水樣的Cu 2+含量小于20mg/L。由于重金屬離子的硫化物沉淀，尤其是CuS 細(xì)顆粒沉淀如果大量存在于生物反應(yīng)器中將會(huì)包覆在硫酸鹽還原菌表面，使得菌體失活， 喪失其還原功能。將生物反應(yīng)器進(jìn)水口處Cu 2+含量控制在20mg/L以內(nèi)能夠有效降低CuS 沉淀對(duì)SRB菌種活性的影響。
[0011] 所述磷源可以是磷酸四鈉（Na4P2O7),焦二氫二鈉（Na 2H2P2O7),三聚磷酸鈉 (Na5P 3Oltl)等水溶液能與金屬離子形成配合物的聚磷酸鹽中的至少一種，優(yōu)選采用三聚磷 酸鈉作為磷源。三聚磷酸鈉能與Fe 2+及Fe 3+形成可溶性配合物，而不會(huì)像常用磷源物質(zhì)，如 KH2PO4等與Fe 2+及Fe3+生成沉淀?？紤]到三聚磷酸鈉會(huì)在酸性條件下發(fā)生一定程度的水解， 本發(fā)明采用旁路供磷的方法將三聚磷酸鈉溶液直接泵入生物反應(yīng)器中，整個(gè)廢水處理階段 向生物反應(yīng)器持續(xù)供給磷源溶液。通過(guò)選取新型磷源及采用旁路供磷的方式可保證廢水處 理過(guò)程中SRB的磷源供給穩(wěn)定充足。
[0012] 所述磷源按照（10~15) : 1的碳磷元素質(zhì)量比（C:P，即所添加的碳源和磷源分別 折算成C元素和P元素后的質(zhì)量比）添加。
[0013] 所述廢水的前處理階段中的單質(zhì)鐵可以是鐵粉、鐵肩、鐵砂中的任意一種。
[0014] 所述廢水處理階段調(diào)節(jié)兩臺(tái)廢水泵流量時(shí)保持兩臺(tái)廢水泵流量一致，這樣可以保 持預(yù)處理罐內(nèi)液面穩(wěn)定，預(yù)處理罐和生物反應(yīng)器的處理效率均衡。
[0015] 所述碳源為乳酸鈉，并按照（2~2. 5) :1的碳硫元素質(zhì)量比（C:S，即所添加的碳源 和廢水中的SO廣分別折算成C元素和S元素后的質(zhì)量比）添加。在此范圍內(nèi)通過(guò)搖瓶實(shí) 驗(yàn)測(cè)得SO廣的還原率達(dá)到80%以上，SRB的還原效率較高，且碳源投入較為經(jīng)濟(jì)。
[0016]所述氮源為NH4Cl，添加量為3. 5~5. 5g/L。
[0017] 所述生長(zhǎng)因子為酵母浸膏，添加量為1. 8~3. Og/L。
[0018] 通過(guò)上述方法最終可使廢水pH值提升至7以上，并對(duì)高濃度的Fe3+和Cu 2+具有良 好的去除效果，生物反應(yīng)器磷源供給高效合理，適合處理pH值在2以上的硫酸鹽廢水。
[0019] 采用本發(fā)明所述方法處理廢水，工序簡(jiǎn)單易于控制，處理成本低，有害物質(zhì)排放 少，可高效去除廢水中的Fe 3+和Cu 2+并降低廢水的酸性，具有較好的工業(yè)推廣應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1 :實(shí)施例中采用的廢水處理設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]如圖1所示，實(shí)施例中采用的廢水處理裝置包括廢水罐1，預(yù)處理罐2,生物反應(yīng)器 3,磷源罐4,氮?dú)馄?和三臺(tái)泵6。
[0023] 所述生物反應(yīng)器為帶調(diào)節(jié)型三相分離器的上流式厭氧復(fù)合床生物反應(yīng)器，參考授 權(quán)公告號(hào)為CN 2615127Y的實(shí)用新型專利設(shè)計(jì)制造，從上至下總共分為四段，分別為三相 分離段31、過(guò)濾段32、填料段33和進(jìn)料段34。所述三相分離段31設(shè)有排氣口 35,所述過(guò) 濾段33內(nèi)含有黃沙濾料，濾料上方設(shè)有排水口 36;所述填料段32內(nèi)含有火山巖填料；所述 進(jìn)液段31設(shè)有進(jìn)水口 37、進(jìn)氣口 38及磷源進(jìn)口 39。
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