CN101088928A - 微生物治理含高浓度铬废液的装置 - Google Patents

Abstract

微生物治理含高浓度铬废液的工艺，首先，微生物培养，其生长周期控制在24～48小时内，生长温度范围为15～50℃，pH为7～8，微生物所需的培养基中C、N、P比例按：100∶1－5∶0.1－1提供；废水pH值控制在2～4；然后，废水与菌液混合后，进行生化反应，反应时间至少为30min，随后进入絮凝处理，投加PAM絮凝剂以改善污泥沉降性能，经沉淀分离、过滤，而后排放或回用；分离后污泥进行加酸处理，再经过滤，可无害化排放或回收。通过上述方法，用微生物治理方法处理含高浓度六价铬废液，一级处理实现达标排放，且可回收铬、锌、铁等金属，实现含高浓度Cr⁶⁺废液无害化、资源化。

Description

微生物治理含高浓度铬废液的装置

本申请是申请日为2004年4月28日，申请号为200410017995.9，发明名称为“微生物治理含高浓度铬废液的工艺及装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及废水处理技术，特别涉及含高浓度铬废液的处理装置。

背景技术

铬、锌等重金属对自然界水体有严重的危害，对人、鱼、家禽有毒害，在外界环境的作用下有可能转化为毒性更强的化合物。通过食物链铬会在动物和人体中成倍的富集，影响人体内物质的氧化还原和水解过程，影响人体组织的磷含量，使血液中的红细胞携带氧的机能发生障碍，引起上呼道炎症和溃疡，引起慢性中毒，产生各种疾病及癌症，影响人体健康。重金属在水体中不能降解，容易形成沉淀并积聚在排水口附近的底泥上层，成为厂区附近长期的次生污染源而危害子孙后代。因此减少废水中有害重金属元素排放总量是保护生态环境可持续发展的重要指标。

目前，生产冷轧板如镀锡板、热镀锌板、电镀锌板、彩色有机涂层板卷、电工钢板等板材的钢铁厂家，为了提高薄板的耐蚀性和对漆膜的附着力，其涂层板卷产品生产线的后处理工序均采用目前国际上最成熟的铬酸盐化学处理工艺，在镀层金属表面覆上一层铬酸盐化学转化膜，使其表面钝化。

电镀锌板后处理工序使用的ZM.BS电解钝化处理剂含铬酸约27g/L的(稀释一倍使用)，除镀锌板表面附着一层铬(8.6-25mg/m²)外，其余均进入含铬废液。

彩涂板用的热镀锌板钝化处理剂稀释至2.5％使用，稀释后含6价铬2060mg/L、总铬2790mg/L，除镀锌板表面附着一层铬(10-25mg/m²)外，其余均进入含铬废液。

生产镀锡板、电工钢板都有类似的用含6价铬的铬酸盐钝化处理剂处理工序，目前产生的含铬废液经还原成3价铬后，与其它酸碱废水混合被稀释、再用消石灰中和、沉淀、过滤后一起排放，处理出水达到了国家废水综合排放控制指标的排放标准(总铬低于1.5mg/L，六价铬低于0.5mg/L)。

由于含铬废水有流量波动大，浓度波动大，酸度变化大，含六价铬、总铬浓度特高(1000-5000mg/L)，废水中除了含有Fe、Zn、Pb、Ni等共存的金属离子外，还含有大量乳化剂、磷化剂、树脂等复杂的添加剂和油份等多种污染物，废水成分非常复杂，含铬废水总排放量较大。经文献检索，国际上迄今未见采用生物技术处理钢铁工业涂镀板卷钝化高浓度铬废液的报道。

含铬废水的处理通常会采用化学法来治理。1997年，张介驰曾报道用硫酸还原菌处理含Cr⁶⁺50mg/L的电镀废水，处理出水能达标排放。中国专利号ZL93106616.6公开的“微生物治理电镀废水方法”以及中国专利号ZL 96117479.X“治理电镀废水的复合功能菌，其培养方法及其使用方法”专利，该专利使用的菌是：脱硫杆菌(Desulfobacter Sp.)、脱硫弧菌(Desulfovibrio Sp.)、阴沟肠杆菌(Enterobacter cloace Sp.)、脱硫肠状菌(Desulfotomaculum Sp.)和芽孢杆菌(Bacillus Sp.)，组成百分比为：1-30∶2-20∶1-15∶0.5-27∶1-34。这是一种用微生物治理电镀废水的新方法，其特征是，用于处理电镀废水的微生物是由四种菌所组成的复合菌，处理工艺流程为：

复合菌/铬废水→净化池I→净化池II→沉淀池/→回收铬等金属→砂滤→排放水。

该复合菌治理电镀废水，可以有效地将电镀废水中的六价铬还原成三价铬，并以氢氧化铬化合物形式从水溶液中沉淀出来，达到水质净化的目的。该法处理后的水质质量好，能保证实现铬，同时实现镍、铜、锌等达标排放，无二次污染，对废水适应性强、工艺流程简单，节约能源，经济性能好，成本低，并在锦江电机厂、红光实业股份有限公司、中国人民解放军第5701工厂、宝光电工集团、民航成都飞机维修公司和香港志成国际集团等厂建立了以此复合功能菌为主的生物净化回收电镀废水和污泥中铬等金属的处理工艺，获得了显著的环境和经济效益。但是，该专用菌目前仅应用于处理电镀废水，废水中Cr⁶⁺＜200mg/L，培菌池和净化池的容积≥日处理废水量，构筑物体积大，投资高，没有涉及培菌池和净化池向高效化、设备化发展的问题，也未涉及菌泥饼无害化处理问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微生物治理含高浓度铬废液的工艺及装置，用微生物治理方法，处理钢铁工业冷轧厂钝化含高浓度六价铬废液，一级处理实现达标排放，排放水可回收；用含氧酸溶解其泥饼可回收铬、锌、铁等金属，实现钝化Cr⁶⁺废液无害化、资源化。

本发明的微生物治理含高浓度铬废液的工艺，包括如下步骤：

a.微生物培养，微生物培养生长温度范围为15～50℃，pH值为7～8：

b.生化反应，菌液与废水混合进行生化反应；

c.絮凝处理，生化反应后的废水中投加絮凝剂；

d.沉淀分离，沉淀、过滤后排放或回用。

其中，所述的步骤a进行废水调节，废水pH值控制在2～4；微生物生长周期控制在24～48小时：微生物培养生长温度优选为30～45℃；微  生物培养基中C、N、P比例100∶1-5∶0.1-1。

所述的步骤b菌液与废水混合比为1.5～3∶1；生化反应至少为30min。

进一步，本发明经沉淀分离后产生的污泥加入含氧酸液搅拌溶解，形成可作为回收金属(如铬、锌、镍)原料的溶解液。

所述的絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺(PAM)。

本发明利用微生物治理冷轧钝化含铬废液工艺的设计菌种是依据李福德等的中国专利号ZL93106616.6的“微生物治理电镀废水方法”以及中国专利号ZL 96117479.X“治理电镀废水的复合功能菌，其培养方法及其使用方法”专利，选用以脱硫杆菌(Desulfobacter Sp.)、脱硫弧菌(Desulfovibrio Sp.)、阴沟肠杆菌(Enterobacter cloace Sp.)、脱硫肠状菌(Desulfotomaculum Sp.)和芽孢杆菌(Bacillus Sp.)为主的复合功能菌，其组成百分比为：1-20∶2-25∶1-3 5∶1-20∶1-30。

微生物培养生长，周期控制在24～48小时内，生长温度范围为15～50℃，pH为7～8，废水调节，废水pH宜控制在2～4，废水与菌液混合后，进行生化反应，反应时间至少为30min，随后进入絮凝处理，投加阳离子PAM絮凝剂以改善污泥沉降性能，经沉淀分离后，上清液泵入过滤机过滤后排放或回用，分离后污泥进行加酸处理后，无害化排放，所产生的滤液可作为回收铬、锌、镍的原料。

本发明的有益效果

本发明能够处理总铬浓度为2000～3000mg/L的高浓度含铬废液，处理实现达标排放，且可回收铬、锌、铁等金属，实现钝化Cr⁶⁺废液无害化、资源化；另外，本发明微生物培养器和生物反应器高效化、设备化，使构筑物和能耗大大减少，因而投资和能耗大为降低，占地面积也大大减少，具有很好的实用前景。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明高浓度微生物培养器的结构示意图。

图3为本发明高效生物反应器的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的微生物治理含高浓度铬废液的工艺，首先，微生物培养1，其生长周期宜控制在24～48小时内，生长温度范围为15～50℃，其中以30～45。C为宜，pH为7～8，微生物所需的培养基中C、N、P比例按100∶1-5∶0.1-1提供；废水调节2，pH值控制在2～4；然后废水与菌液混合后，进行生化反应3，反应时间至少为30min，随后进入絮凝处理4，投加阳离子PAM絮凝剂以改善污泥沉降性能，经沉淀5分离、过滤6，而后排放或回用7；回用水可作为营养物槽12的用水；分离后污泥进行加酸处理8，再经过滤9，产生的无害化泥饼11可无害化排放，回收滤液10，可作为回收铬、锌、镍的原料。

参见图2，本发明的高浓度微生物培养器，包括罐体100、搅拌器101、加热元件102、温度传感器103、PH值传感器104、出料管105、液位计106；罐体100上开有一进料孔1001和一排气孔1002；搅拌器101、加热元件102、温度传感器103、PH值传感器104分别设置于罐体100中，出料管105连通于罐体100下部，其上设有阀门107、泵108、流量计109；液位计106设置于罐体100上。

本发明的培养器可培养出高浓密的菌达10¹¹个/ml以上。增设低速搅拌器使菌、培养基均质，避免了菌的沉集从而确保废液处理稳定运行。本发明的培养器容积仅为前述专利ZL93106616.6、ZL9611749.X中培菌池的1/10-1/50，从而使构筑物容积大大减少，因而其投资及能耗降低。

参见图3，本发明的高效生物反应器，包括罐体300、搅拌器301、阻流板302、微生物输入管303、废水输入管304、排出管305、静态混合器306，搅拌器307、阻流板302分别设置于罐体300中；微生物输入管303、废水输入管304分别通过静态混合器306连通于罐体300；排出管305连通于罐体300，其上设有泵308。

高浓密微生物培养器和高效生物反应器，其设计容积由金属离子浓度和废水量的大小决定。

本发明的反应器使菌与废液混合反应的时间大大缩短，并确保反应完全。该生物反应器容积是前述中国专利ZL93106616.6、ZL9611749.X中净化反应池容积的1/100-1/300，容积大大地减小。

实施例1

本发明处理冷轧彩涂钢板卷钝化含高浓度铬废液。培菌条件：温度38～40℃，pH7.2～7.5，培菌时间36h。由于原含铬废液pH为3.6，因此，免去废水调节池调节pH值步骤，废水与菌液按照1∶1.5比例，通过管道混合器，进入反应池内进行生化反应，絮凝池内按0.3‰的比例投加浓度为0.3‰的阳离子PAM絮凝剂，混合液经沉降池泥水分离后，上清液经PE过滤器过滤后回用，泥浆进行加酸处理，产生无害化污泥和可作为回收铬、锌、镍原料的滤液。原水水质和出水水质经环保法定监测单位随机取样监测，数据如表1所示：进水水质为：pH3.6，Cr⁶⁺1844mg/L，总Cr 2450mg/L，Zn²⁺498mg/L，pb²⁺5.10mg/L，Ni²⁺0.14mg/L。处理出水水质为：pH7.2，Cr⁶⁺0.01mg/L，总Cr1.06mg/L，Zn²⁺1.20mg/L，Pb²⁺0.15mg/L，Ni²⁺0.144mg/L。出水中pH、Cr⁶⁺、总Cr、Zn、Pb均达到了国家规定的一级排放标准。表1为本发明冷轧彩涂钢板卷钝化含高浓度铬废液处理前后监测结果比较。

                             表1                                   单位：mg/L

	pH	SS	总Cr	Cr6+	Pb	Zn	Ni
								废水水质	3.6	-	2450	1844	5.10	498	0.14
出水水质	7.2	35	1.06	0.01	0.15	1.20	0.05
								去除率％			99.957	99.999	97.06	99.76	64.29

实施例2

本发明处理冷轧热镀锌生产线含高浓度铬钝化废液，培菌方法与处理步骤同上，只是菌废比调整为1.7∶1，经环保法定监测单位随机取样监测：进水水质为：pH3.4，Cr⁶⁺2064mg/L，总Cr 2790mg/L，Zn²⁺366mg/L，pb²⁺0.46mg/L，Ni²⁺0.15mg/L；处理出水水质为：pH7.4，Cr⁶⁺＜0.01mg/L，总Cr 0.94mg/L，Zn²⁺1.26mg/L，Pb²⁺0.15mg/L，Ni²⁺0.066mg/L。处理后出水的pH、Cr叶、总Cr、Zn、Pb均达国家规定的一级排放标准。表2为冷轧镀锌板钝化高浓度铬废液处理前后监测结果比较。

                               表2                                单位：mg/L

	pH	SS	总Cr	Cr6+	Pb	Zn	Ni
								废水水质	3.4	-	2790	2064	0.46	366	0.15
出水水质	7.4	39	0.94	＜0.01	0.15	1.26	0.066
								去除率％			99.96	99.99	67.4	99.66	56

Claims (3)

1.微生物治理含高浓度铬废液的高效生物反应器，其特征是，包括，

罐体(300)；

搅拌器(301)，设置于罐体(300)中；

阻流板(302)，设置于罐体(300)中；

微生物输入管(303)、废水输入管(304)，分别连通于罐体(300)；

排出管(305)，连通于罐体(300)。

2.如权利要求1所述的高效生物反应器，其特征是，还设有静态混合器(306)，所述的微生物输入管(303)、废水输入管(304)分别通过静态混合器(306)与罐体(300)相连通。

3.如权利要求1或2所述的高效生物反应器，其特征是，连通管(305)上设置泵(308)。

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