一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法。本發(fā)明與現(xiàn)有的處理染料廢水技術(shù)相比，具有污泥比重大、沉降速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、處理染料廢水成本低、染料吸附去除率高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法包括以下步驟：⑴將化糞池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4和Na2SO4混合均勻制備成富營(yíng)養(yǎng)污水混合液；⑵收集生物濾池脫落的生物膜內(nèi)加入膨潤(rùn)土后放入富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中曝氣；⑶將經(jīng)曝氣、沖洗后的生物膜放入密閉容器內(nèi)后通入臭氧，然后用高溫蒸汽滅活處理得到已活化改性的生物膜；⑷將已活化改性的生物膜加入到陽(yáng)離子染料廢水中，在曝氣下吸附該陽(yáng)離子染料廢水中的陽(yáng)離子，吸附結(jié)束后沉淀出水。
【專利說(shuō)明】一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，特別是一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)我國(guó)紡織染料行業(yè)快速發(fā)展，其每年產(chǎn)生的廢水約有70億噸。由于染料品種越來(lái)越多，其中部分污染物具有化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性高、難降解、有毒性等特點(diǎn)，并朝著抗光解、抗氧化、抗生物降解的方向發(fā)展，使染料生產(chǎn)廢水處理難度加大。所以，染料生產(chǎn)廢水的治理一直是工業(yè)廢水處理中的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。
[0003]目前，對(duì)部分難降解的染料廢水的處理方法有膜分離法、萃取法等物理方法，混凝法、Fenton試劑氧化法、光催化氧化法、電化學(xué)氧化法、臭氧氧化法、超聲波降解等化學(xué)方法，厭氧法、好氧法、好氧-厭氧法、膜生物反應(yīng)等生化法和利用微生物細(xì)胞和其它生物質(zhì)材料等生物吸附法。這些化學(xué)的或化學(xué)與物理連用的方法技術(shù)要求高、投資大、處理成本高，難以在實(shí)際中得到應(yīng)用；生化法雖然具有成本低、適用于處理大量污水等優(yōu)點(diǎn)，但由于染料廢水中的B0D/C0D值很小，可生化性較差，采用傳統(tǒng)的生化法難以達(dá)標(biāo)，去除率低，并且染料廢水經(jīng)微生物降解后的中間產(chǎn)物毒性較大。
[0004]與生化法相比，生物吸附法不會(huì)產(chǎn)生有毒的代謝產(chǎn)物，為染料廢水特別是低濃度的染料廢水的處理和回收提供了一條經(jīng)濟(jì)可行的途徑。生物污泥作為一種生物吸附劑，其具有巨大的表面積和吸附位點(diǎn)，對(duì)染料去除率高，且來(lái)源廣，成本低。生物污泥通常包括活性污泥、厭氧污泥、膜污泥和 不同方法失活的污泥，由于生物污泥中活的或死的微生物細(xì)胞的表面物質(zhì)，如細(xì)胞膜和細(xì)胞膜外的胞外聚合物等可與水中污染物通過(guò)分子力、靜電力、離子交換、絡(luò)合、螯合、微沉淀等物理、化學(xué)過(guò)程將污染物累積或濃集在微生物細(xì)胞表面的現(xiàn)象。而細(xì)胞膜主要成分為多糖、蛋白質(zhì)、脂類等，它們以及細(xì)胞膜表面的胞外聚合物含有很多官能團(tuán)，如:羧基、羥基、硫酸基、磷酸基、氨基等，可以為吸附提供吸附位點(diǎn)。生物污泥作為一種染料廢水的生物吸附劑，具有較高的染料廢水處理能力，但由于普通的生物污泥含水率較高、沉降性能較差，難以固液分離，并且容易發(fā)生污泥膨脹，導(dǎo)致普通的生物污泥吸附處理染料廢水的方法難以大規(guī)模推廣。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有的處理染料廢水的技術(shù)不同程度地存在著投資大、成本高、工藝復(fù)雜、去除率低、易產(chǎn)生毒性較大的中間產(chǎn)物及污泥沉降困難等不足之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的處理染料廢水的技術(shù)所存在的投資大、成本高、工藝復(fù)雜、去除率低、易產(chǎn)生毒性較大的中間產(chǎn)物及污泥沉降困難的不足之處，提供一種以生物濾池脫落的生物膜為原料，將其活化改性后用作生物吸附劑處理陽(yáng)離子染料廢水的方法。該工藝具有污泥比重大、沉降速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、處理染料廢水成本低、染料吸附去除率高等優(yōu)點(diǎn)。[0007]本發(fā)明一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法所采用的技術(shù)方案是通過(guò)如下方式完成的:一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法包括以下步驟:
[0008]⑴稱量化糞池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4, Na2SO4，將化糞池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4和Na2SO4放入容器內(nèi)混合均勻制備成富營(yíng)養(yǎng)污水混合液，調(diào)節(jié)該富營(yíng)養(yǎng)污水混合液的PH值；
[0009]⑵收集生物濾池脫落的生物膜，在經(jīng)清水沖洗后的生物膜內(nèi)加入膨潤(rùn)土，將加有膨潤(rùn)土的生物膜放入富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中曝氣，曝氣結(jié)束后取出生物膜，用清水沖洗經(jīng)曝氣的生物膜；
[0010]⑶將該經(jīng)沖洗后的生物膜放入密閉容器內(nèi)，先往該裝有生物膜的密閉容器內(nèi)通入臭氧，然后用高溫蒸汽滅活處理，經(jīng)滅活處理后得到已活化改性的生物膜；
[0011]⑷調(diào)節(jié)陽(yáng)離子染料廢水的 pH值，將已活化改性的生物膜加入到該陽(yáng)離子染料廢水中，在曝氣下吸附該陽(yáng)離子染料廢水中的陽(yáng)離子，吸附結(jié)束后沉淀出水。
[0012]在所述的一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法中，在步驟⑴中，化糞池污水、全脂奶粉、面粉、KH2P04和Na2S04的配比是:在I升化糞池污水中，全脂奶粉100 ~200mg、面粉 500 ~1000mg、KH2PO415 ~25mg、Na2S04350 ~500mg。
[0013]在所述的一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法中，在步驟⑴中，調(diào)節(jié)富營(yíng)養(yǎng)污水混合液的pH值為6.5~8.5。
[0014]在所述的一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法中，在步驟⑵中，所收集的生物濾池脫落的生物膜用清水沖洗2~3遍后，按質(zhì)量比生物膜:膨潤(rùn)土=10:1~2加入膨潤(rùn)土，放入富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中曝氣5~8h，然后取出生物膜，用清水沖洗2~3遍。
[0015]在所述的一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法中，在步驟⑶中，先往該裝有生物膜的密閉容器內(nèi)通入臭氧20~30min，然后再120°C蒸汽滅活10~15min。
[0016]在所述的一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法中，在步驟⑷中，將陽(yáng)離子染料廢水的pH值調(diào)至7.0~7.5，將已活化改性的生物膜加入到陽(yáng)離子染料廢水，在不斷曝氣下吸附45~60min,沉淀出水。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有的染料廢水的處理方法相比，具有以下特點(diǎn):
[0018]1、生物濾池脫落的生物膜具有巨大的表面積和吸附位點(diǎn)，對(duì)染料去除率高，且來(lái)源廣，成本低。
[0019]2、生物濾池脫落的生物膜內(nèi)層處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，吸附能力較低，將其放入富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中曝氣培養(yǎng)，使其處于好氧狀態(tài)，恢復(fù)活性，可以提高其吸附染料廢水的能力，同時(shí)外層的生物膜在高營(yíng)養(yǎng)的富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中曝氣培養(yǎng)，其分泌大量的多糖也可以大幅度地提聞其吸附染料的能力。
[0020]3、在富營(yíng)養(yǎng)污水混合液加入大量的硫，可以促使生物膜上的絲狀菌大量繁殖，但由于生物濾池脫落的生物膜比重較大，而且污泥顆粒個(gè)體較大，沉降性能良好，易于固液分離，這既利用了絲狀菌較高的吸附能力，又不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。
[0021]4、將價(jià)廉儲(chǔ)豐的膨潤(rùn)土加入到生物膜中，利用生物膜上的胞外聚合物插入到膨潤(rùn)土納米層間，形成生物膜與膨潤(rùn)土的復(fù)合物，其具有納米尺度效應(yīng)、大的比表面積、較強(qiáng)的界面相互作用以及理想的吸附性能，該復(fù)合物處理染料廢水的效果高于生物膜，同時(shí)降低了成本。
[0022]5、通入臭氧，可以氧化微生物細(xì)胞和胞外聚合物生成更多的羧基、羥基、醛基、酮基等吸附基團(tuán)，同時(shí)臭氧及高溫滅活破壞了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，增加了其比表面積和孔隙，暴露了隱藏的吸附位點(diǎn)，大大地提高了生物吸附劑的吸附容量。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]量取5升化糞池污水倒入水池，加入全脂奶粉750mg、面粉4000mg、KH2PO4120mg和Na2SO4HOOmg,攪拌均勻，將富營(yíng)養(yǎng)污水混合液的pH值調(diào)至7.0 ;收集生物濾池脫落的生物膜，用清水沖洗3遍，稱取2Kg生物膜(含水率平均按95%計(jì)算)和15g膨潤(rùn)土加入富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中，曝氣6h，然后取出生物膜，用清水沖洗2遍；將該生物膜放入密閉容器，先通入15mg/L臭氧25min，然后再120°C蒸汽滅活12min ;將陽(yáng)離子染料廢水的pH值調(diào)至7.2，將該生物膜加入到陽(yáng)離子染料廢水，在不斷曝氣下吸附49min，沉淀出水。
[0026]實(shí)施例2:
[0027]量取5升化糞 池污水倒入水池，加入全脂奶粉500mg、面粉2500mg、KH2P0475mg和Na2S042500mg，攪拌均勻，將富營(yíng)養(yǎng)污水混合液的pH值調(diào)至6.5 ;收集生物濾池脫落的生物膜，用清水沖洗2遍，稱取2Kg生物膜(含水率平均按95%計(jì)算)和IOg膨潤(rùn)土加入富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中，曝氣5h，然后取出生物膜，用清水沖洗2遍；將該生物膜放入密閉容器，先通入10mg/L臭氧20min，然后再120°C蒸汽滅活I(lǐng)Omin ;將陽(yáng)離子染料廢水的pH值調(diào)至7.0，將該生物膜加入到陽(yáng)離子染料廢水，在不斷曝氣下吸附60min，沉淀出水。
[0028]實(shí)施例3:
[0029]量取5升化糞池污水倒入水池，加入全脂奶粉lOOOmg、面粉5000mg、KH2P04125mg和Na2SO41150mg，攪拌均勻，將富營(yíng)養(yǎng)污水混合液的pH值調(diào)至8.5 ;收集生物濾池脫落的生物膜，用清水沖洗3遍，稱取2Kg生物膜(含水率平均按95%計(jì)算)和20g膨潤(rùn)土加入富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中，曝氣8h，然后取出生物膜，用清水沖洗3遍；將該生物膜放入密閉容器，先通入20mg/L臭氧30min，然后再120°C蒸汽滅活15min ;將陽(yáng)離子染料廢水的pH值調(diào)至7.5，將該生物膜加入到陽(yáng)離子染料廢水，在不斷曝氣下吸附45min，沉淀出水。
[0030]實(shí)施例4:
[0031]量取5升化糞池污水倒入水池，加入全脂奶粉900mg、面粉3200mg、KH2P04100mg和Na2S042000mg，攪拌均勻，將富營(yíng)養(yǎng)污水混合液的pH值調(diào)至6.8 ;收集生物濾池脫落的生物膜，用清水沖洗2遍，稱取2Kg生物膜(含水率平均按95%計(jì)算)和15g膨潤(rùn)土加入富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中，曝氣7.5h，然后取出生物膜，用清水沖洗3遍；將該生物膜放入密閉容器，先通入12mg/L臭氧21min，然后再120°C蒸汽滅活13min ;將陽(yáng)離子染料廢水的pH值調(diào)至7.1，將該生物膜加入到陽(yáng)離子染料廢水，在不斷曝氣下吸附55min，沉淀出水。
[0032]實(shí)施例5:
[0033]量取5升化糞池污水倒入水池，加入全脂奶粉600mg、面粉2900mg、KH2PO41IOmg和Na2S042200mg，攪拌均勻，將富營(yíng)養(yǎng)污水混合液的pH值調(diào)至7.3 ;收集生物濾池脫落的生物膜，用清水沖洗3遍，稱取2Kg生物膜(含水率平均按95%計(jì)算)和18g膨潤(rùn)土加入富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中，曝氣6h，然后取出生物膜，用清水沖洗2遍；將該生物膜放入密閉容器，先通入14mg/L臭氧22min，然后再120°C蒸汽滅活14min ;將陽(yáng)離子染料廢水的pH值調(diào)至7.2，將該生物膜加入到陽(yáng)離子染料廢水·，在不斷曝氣下吸附46min，沉淀出水。
【權(quán)利要求】
1.一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法，其特征在于該改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法包括以下步驟: ⑴稱量化糞池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4, Na2SO4，將化糞池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4和Na2SO4放入容器內(nèi)混合均勻制備成富營(yíng)養(yǎng)污水混合液，調(diào)節(jié)該富營(yíng)養(yǎng)污水混合液的pH值； ⑵收集生物濾池脫落的生物膜，在經(jīng)清水沖洗后的生物膜內(nèi)加入膨潤(rùn)土，將加有膨潤(rùn)土的生物膜放入富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中曝氣，曝氣結(jié)束后取出生物膜，用清水沖洗經(jīng)曝氣的生物膜； ⑶將該經(jīng)沖洗后的生物膜放入密閉容器內(nèi)，先往該裝有生物膜的密閉容器內(nèi)通入臭氧，然后用高溫蒸汽滅活處理，經(jīng)滅活處理后得到已活化改性的生物膜； ⑷調(diào)節(jié)陽(yáng)離子染料廢水的pH值，將已活化改性的生物膜加入到該陽(yáng)離子染料廢水中，在曝氣下吸附該陽(yáng)離子染料廢水中的陽(yáng)離子，吸附結(jié)束后沉淀出水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法，其特征在于在步驟⑴中，化糞池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4和Na2SO4的配比是:在1升化糞池污水中，全脂奶粉100~200mg、面粉500~1000mg, KH2PO415~25mg、Na2S04350~500mg。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法，其特征在于在步驟⑴中，調(diào)節(jié)富營(yíng)養(yǎng)污水混合液的pH值為6.5~8.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法，其特征在于在步驟⑵中，所收集的生物濾池脫落的生物膜用清水沖洗2~3遍后，按質(zhì)量比生物膜:膨潤(rùn)土 =10:1~2加入膨潤(rùn)土，放入富營(yíng)養(yǎng)污水混合液中曝氣5~8h，然后取出生物膜，用清水沖洗2~3遍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法，其特征在于在步驟⑶中，先往該裝有生物膜的密閉容器內(nèi)通入臭氧20~30min，然后再120°C蒸汽滅活10~15min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性生物濾池脫落生物膜處理陽(yáng)離子染料廢水的方法，其特征在于在步驟⑷中，將陽(yáng)離子染料廢水的pH值調(diào)至7.0~7.5，將已活化改性的生物膜加入到陽(yáng)離子染料廢水，在不斷曝氣下吸附45~60min，沉淀出水。
【文檔編號(hào)】B01J20/24GK103570097SQ201310554983
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】李小忠, 徐強(qiáng)強(qiáng), 劉俊華, 郭婷, 梁剛鋒 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)