CN100545097C - 一种利用活性污泥微生物去除污水中六价铬的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种利用活性污泥微生物于厌氧/好氧在序批式反应器(SBR)中去除污水中六价铬的方法。首先将活性污泥置于SBR中，同时向反应器中加入含Cr(VI)的污水，在厌氧条件下搅拌1～6小时，然后在好氧条件下曝气反应1～6小时，最后沉淀1～2小时，其中上清液出水即为达到国家一级排放标准的污水。经处理后的出水中六价铬和总铬的浓度均达到国家一级排放标准，从而降低了铬对环境及人类的危害。铬以三价形式在污泥中富集，毒性降低，便于回收再利用，是一种循环经济模式。生物除铬系统能连续运行，不抑制微生物的生长，并且微生物培养方法简捷，便于实际应用。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种利用活性污泥微生物于厌氧/好氧序批式反应器(SBR)中去除污水中六价铬(Cr(VI))的方法。
背景技术
近年来随着电镀、化工、制革和染料等行业的发展，含铬化合物的废水日益增加。水体中铬污染主要是Cr(VI)和Cr(III)，它们在水体中的迁移转化有一定的规律性，Cr(III)主要吸附在固体物质表面而存在于沉积物中，Cr(VI)多溶于水中，而且是稳定的，且其毒性比Cr(III)强，通过还原可转化为Cr(III)。在含铬工业废水中，具有毒性的主要是水溶性的Cr(VI)，因为Cr(VI)盐能很快通过肺进入循环系统，渗入细胞后，在细胞内还原为Cr(III)与细胞内大分子相结合，构成“终致癌物”，引起遗传密码的改变，进而引起细胞的突变和癌变。含铬化合物对皮肤和粘膜有局部作用，引起皮炎、鼻中隔穿孔等，直接排放到环境中将严重污染环境，危害生态系统。
目前，治理含Cr(VI)废水的主要方法是物化法，诸如离子交换树脂法、活性炭吸附法、化学沉淀法及电化学处理法等，但这些方法在使用中存在共同的问题：当重金属浓度在1～100mg/L时，其操作费用和处理所需的原材料成本相对过高，同时其处理效果容易受到碱土金属的影响，特别是经化学法处理后的上清液容易出现Cr(VI)浓度的超标反弹，并且大量因沉淀产生的污泥可能会造成二次污染。
微生物法处理含铬废水以其投资小、运行费用低、二次污染小等优点得到了广泛注意和较快的发展。目前微生物除铬方法可分为失活微生物吸附法和活体微生物法两种。用失活微生物吸附去除铬不但充分利用了廉价原料，而且具有较好的除铬效果。但是，此方法需要对失活微生物进行预处理，才能达到较好的处理效果，这使得生物吸附剂难以按照人们的需求形成系列产品。同时，吸附了铬的生物体如何处理等问题，都限制了该方法的使用。活体微生物法是使用处于生长状态的微生物处理含Cr(VI)废水的方法。与失活微生物除Cr(VI)相比，活体微生物不仅对Cr(VI)有吸附作用而且还有着酶的催化转化作用、以及代谢产物的还原作用、絮凝作用和沉淀作用等更多的除铬途径。目前这方面的研究主要集中在分离和寻找高效的菌种上。已见报道的具有除Cr(VI)能力的菌株非常广泛，分别来自于无色杆菌、土壤细菌、芽孢杆菌、脱硫弧菌、肠杆菌、微球菌、硫杆菌以及假单胞菌等多个不同种属，其中除了大肠杆菌、芽孢杆菌、硫杆菌及假单胞菌等种属的菌株能在好氧的条件下将Cr(VI)还原外，绝大多数菌株都只能在厌氧的条件下还原Cr(VI)。此外以酵母菌、霉菌等真菌处理含Cr(VI)废水的研究也有报道。用纯种微生物去除铬虽然具有处理效率高的优点，但是，纯种微生物培养通常要求较为苛刻的操作条件(例如，温度、溶解氧的控制及防止杂菌污染等)，因此纯种微生物法在工艺推广上存在局限性。
活性污泥法因不需严格控制操作条件等优点成为国内外广泛用于生活污水处理的一种经济、可持续的生物方法。文献中有少量关于Cr(VI)对活性污泥微生物代谢和生长的报道(Water Research，(1991)，25(1)：65-73；Water Research，36(2002)：3341-3349；Journal of Hazardous Materials，B133(2006)：212-217)，也有在单独好氧条件下研究活性污泥微生物对铬形态分布影响的报道(Chemosphere，52(2003)：1059-1067)。在发明人以往的研究过程中发现，对含铬废水只进行好氧处理，对于进水Cr(VI)为2mg/L时，Cr(VI)去除率小于10％，出水中Cr(VI)浓度严重超标，可见单独好氧活性污泥微生物除铬难以达到国家排放标准。近来研究表明单独厌氧条件短期内活性污泥对Cr(VI)的去除有一定的效果，但长期运行的结果不好(Bioresource Technology，96(2005)：1713-1721)。此外，尽管在连续流的厌氧/好氧(A/O)活性污泥系统中，Cr(VI)能被较好的去除(BioresourceTechnology，96(2005)：1713-1721)，但该工艺比单一序批式反应器(SBR)工艺流程复杂且所需设备较多，因此使用单一SBR工艺实现Cr(VI)的有效去除是本发明区别于文献报道的一个明显不同之处。
发明内容
本发明的目的在于提出一种利用活性污泥微生物去除污水中Cr(VI)的方法。
本发明提出的利用活性污泥微生物去除铬Cr(VI)的方法，首先将活性污泥置于序批式反应器(SBR)中，同时向反应器中加入含Cr(VI)的污水，在厌氧条件下搅拌，然后在好氧条件下反应，沉淀，使出水中六价铬和总铬的浓度均达到国家一级排放标准；具体步骤如下：
(1)将活性污泥置于序批式反应器中，同时向反应器中加入含Cr(VI)的污水，含Cr(VI)的污水的加入量与活性污泥的体积比为0.5L∶1L～10L∶1L；
(2)将步骤(1)所得的混合水源在厌氧条件下搅拌混合均匀，反应1～6小时；
(3)将步骤(2)所得的经厌氧反应的水源在好氧条件下曝气反应，曝气时间为1～6小时，反应器中溶解氧浓度为0.5～8mg/L；
(4)步骤(3)所得的处理水经沉淀进行固液分离，沉淀1～2小时，其中上清液出水即为达到国家一级排放标准的污水。
本发明的工作原理为：在单一SBR反应器中，活性污泥经厌氧/好氧交替运行，污水中的Cr(VI)首先在厌氧条件下因微生物的吸附和还原作用被还原为Cr(III)，并被污泥吸附；然后在好氧阶段，污水中的剩余的少量Cr(VI)及被还原的Cr(III)被微生物进一步吸附，使出水中六价铬和总铬均达到国家一级排放标准，同时活性污泥微生物在好氧阶段有较好的生长，以保证系统正常运行。
本发明的有益效果是：
(1)经处理后的出水中六价铬和总铬的浓度均达到国家一级排放标准，从而降低了铬对环境及人类的危害。
(2)铬以三价形式在污泥中富集，毒性降低，便于回收再利用，是一种循环经济模式。
(3)生物除铬系统能连续运行，不抑制微生物的生长，并且微生物培养方法简捷，便于实际应用。
具体实施方式
下面结合实施例作进一步详细说明，应当理解下面所举的实例只是为了解释说明本发明，并不包括本发明的所有内容。
实施例1：
将活性污泥置于序批式反应器中，并向其加入含Cr(VI)浓度为3mg/L的污水，污水的加入量与活性污泥的体积比为0.5L∶1L；接着在厌氧条件下搅拌混合均匀并反应6h；然后在好氧条件下曝气反应6h，其中好氧时的溶解氧浓度为8mg/L；最后经沉淀2h后排水，测得出水中Cr(VI)浓度为0.00539mg/L，总铬浓度为0.0101mg/L，其出水水质中六价铬和总铬均达到国家一级排放标准。
实施例2：
改变进水Cr(VI)浓度为1.65mg/L，污水的加入量与活性污泥的体积比为10L∶1L，沉淀1h，其余条件同实施例1。测得出水中Cr(VI)浓度为0.0083mg/L，总铬浓度为0.0112mg/L。
实施例3：
改变进水Cr(VI)浓度为2.55mg/L，污水的加入量与活性污泥的体积比为4L∶1L，厌氧搅拌1h，沉淀1.5h，其余条件同实施例1。测得出水中Cr(VI)浓度为0.0193mg/L，总铬浓度为0.0211mg/L。
实施例4：
改变进水Cr(VI)浓度为2.55mg/L，污水的加入量与活性污泥的体积比为4L∶1L，厌氧搅拌1h，好氧反应1h，其中好氧时的溶解氧浓度为0.5mg/L，其余条件同实施例1。测得出水中Cr(VI)浓度为0.0353mg/L，总铬为0.0395mg/L。
实施例5：
改变进水Cr(VI)浓度为2.55mg/L，污水的加入量与活性污泥的体积比为6L∶1L，沉淀1h，好氧时的溶解氧浓度为2mg/L，其余同实施例1。测得出水中Cr(VI)浓度为0.0123mg/L，总铬为0.0131mg/L。
实施例6：
改变进水Cr(VI)浓度为2.55mg/L，污水的加入量与活性污泥的体积比为4L∶1L，好氧反应1h，其中好氧时的溶解氧为0.5mg/L，其余同实施例1。测得出水中Cr(VI)浓度为0.0174mg/L，总铬为0.0181mg/L。
实施例7：
改变进水Cr(VI)浓度为2.55mg/L，污水的加入量与活性污泥的体积比为4L∶1L，好氧反应3h，其中好氧时的溶解氧为0.5mg/L，其余同实施例1。测得出水中Cr(VI)浓度为0.0149mg/L，总铬为0.0154mg/L。
实施例8：
改变进水Cr(VI)浓度为2.55mg/L，污水的加入量与活性污泥的体积比为4L∶1L，厌氧搅拌3h，好氧反应3h，其中好氧时的溶解氧为4mg/L，其余同实施例1。测得出水中Cr(VI)浓度为0.0163mg/L，总铬为0.0175mg/L。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1、一种利用活性污泥微生物去除污水中六价铬的方法，其特征在于首先将活性污泥置于序批式反应器SBR中，同时向反应器中加入含Cr(VI)的污水，在厌氧条件下搅拌，然后在好氧条件下反应，沉淀，使出水中六价铬和总铬的浓度均达到国家一级排放标准；具体步骤如下：
(1)将活性污泥置于序批式反应器中，同时向反应器中加入含Cr(VI)的污水，含Cr(VI)的污水的加入量与活性污泥的体积比为0.5L∶1L～10L∶1L；
(2)将步骤(1)所得的混合水源在厌氧条件下搅拌混合均匀，反应1～6小时；
(3)将步骤(2)所得的经厌氧反应的水源在好氧条件下曝气反应，曝气时间为1～6小时，反应器中溶解氧浓度为0.5mg/L；
(4)步骤(3)所得的处理水经沉淀池进行固液分离，沉淀1～2小时，其中上清液出水即为达到国家一级排放标准的经处理后的污水。
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2007
- 2007-04-12 CN CNB2007100394111A patent/CN100545097C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 活性污泥法处理含铬废水的研究. 石燕.同济大学硕士学位论文. 2001 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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Assignee: Shanghai Techase Environment Protection Technology Co.,Ltd. Assignor: Tongji University Contract record no.: 2010310000190 Denomination of invention: Method of eliminating hexavalent chromium in sewage by using active sludge microorganism Granted publication date: 20090930 License type: Exclusive License Open date: 20071024 Record date: 20101013 |
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Granted publication date: 20090930 |
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