CN101676224A - 细菌治理工业含铬废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及运用一种微生物和吸附剂联合治理工业含铬废水的技术。将苍白杆菌(Ochrobactrum sp.CTS－325，保藏号为：CGMCC1715)菌株接入工业含铬废水与营养物的混合液中，充分反应后，采用吸附材料对Cr(III)进行吸附，最后进行解吸附将铬回收。本方法具有处理效率高，不存在二次污染，且还原和吸附过程均在室温下进行，使操作更加简便，极大地降低了运行的成本。
Description
技术领域
本发明涉及工业含铬废水的处理技术，它特别涉及一种采用微生物还原废水中的六价铬和采用吸附材料去除废水中的三价铬的方法。
背景技术
随着铬盐工业的迅速发展，铬渣处理的综合水平已得到较大的提高。但仍有相当数量的铬盐厂直接排放未经解毒的含铬三废，造成了环境的污染，严重威胁人类的健康。有实验证明，某些铬化合物可直接被消化道吸收，从而导致一系列疾病的产生。铬在水中主要以Cr(VI)和Cr(III)的形态存在。因Cr(VI)易溶于水，易迁移，毒性大，容易致突变、致癌、致畸，造成土壤和地下水的严重污染，所以铬中毒大都由Cr(VI)引起，它可使血红蛋白转化为高铁血红蛋白，并干扰体内的氧化、还原和水解的过程。Cr(III)相比Cr(VI)而言，其溶解度小，毒性也相对较小，但更易被人体吸收而在体内积累。因此，降低甚至消除废水中的Cr(VI)和Cr(III)迫在眉睫。
传统的治理含铬废水的方法主要有离子交换树脂法、化学沉淀法、电解还原法和电渗析等方法。但这些方法都存在着一些共同的问题如易造成二次污染，处理所需要的费用高，耗能大等。特别是电解还原法中的Fe和Cr污泥无法进一步的处理。近年来，采用微生物法处理含铬废水中的Cr(VI)是目前研究的热点之一。该方法具有处理成本低、基础建设投资少、效率高，且不存在二次污染的优点。如中国专利(ZL93106616.6)1994年公开了李福德先生等发明的“微生物治理电镀废水新技术”专利。该方法相对化学法而言，其最大的差别就是在治理废水的过程中微生物能不断地自我复制，且金属离子的去除率随着微生物浓度的升高而增加，极大地降低了处理的成本。
经国内外文献的检索，该方法大部分都是采取菌液与废水按一定的比例混合，且对反应的温度都有一定的要求，能在工业上运用的为数不多。
发明内容
鉴于传统治理含铬废水的方法易造成二次污染、能耗大、成本高的缺陷，弥补当前的采用微生物治理含铬废水的方法大多都得在控制温度下进行，且大部分技术只做到了Cr(VI)排放量的达标，很少涉及总铬排放量的达标。本发明目的在于提供一种联合运用微生物及吸附材料有效处理工业含铬废水的方法。
本发明采用如下技术方案实现发明目的：将苍白杆菌(Ochrobactrum sp.CTS-325，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地址：中国北京，保藏日期：2006年5月18日，保藏号为：CGMCC No.1715)，菌株接入工业含铬废水与营养物的混合液中，充分反应后，采用吸附材料对Cr(III)进行吸附，最后进行解吸附将铬回收。
所述的苍白杆菌按1-10％的接种量接入废水与营养物的混合液中。所述的苍白杆菌与工业含铬废水反应的pH值控制为7-9。所述的吸附材料为活性炭或硅藻土。采用H2O2进行铬解吸附。所述的工业含铬废水可以为氯酸盐厂、电镀厂和皮革厂排放的含铬废水。
具体步骤如下：(1)微生物的培养：按1％的接种量，37℃，LB培养基中活化24小时，备用。(2)工业含铬废水的准备：将废水与等体积的2×LB培养基混合，调混合液的pH为7.0-9.0，含Cr(VI)浓度为10-200mg/L。
(3)六价铬还原：将经过活化菌种按1％的接种量接入(2)中，室温下，用搅拌器搅拌，监测其中的六价铬含量变化，经过一段时间后，六价铬的排放量达到国家第一类污染物排放标准。
(4)三价铬的吸附：根据初始Cr(VI)浓度按10-20％比例将活性炭加入经过步骤(3)所处理的工业含铬废水，在室温下，用搅拌器搅拌，监测其中总铬含量的变化。经过一段时间的吸附后，上清液总铬排放量达到国家第一类污染物排放标准。
本发明工作原理为：在生化反应器中，微生物的吸附和还原作用将工业含铬废水中的六价铬还原为三价铬。含铬废水中的三价铬在活性炭和菌体的吸附作用下被吸附，最终使得废水中的六价铬和总铬的排放量均能达到国家第一类污染物排放标准。
本发明的有益效果：处理效果好，经处理的工业含铬废水的六价铬和总铬的排放量均达到了国家第一类污染物排放标准，极大地减少了由于铬所造成的各种危害。六价铬的还原、总铬的吸附过程均是在室温的条件下进行，降低了处理所需要的成本，便于实际中运用。采用按1％的接种量直接接入工业含铬废水与营养物的混合液中，相比按一定菌液与废水的体积比混合而言，本方法简化了处理的设备。在六价铬的还原过程中，细菌能不断地繁殖，且六价铬的去除率随着细菌浓度的升高而增加，这是治理含铬废水可持续发展的重要指标。本方法可以通过解吸附回收铬和活性炭，达到铬的回收和活性炭的循环使用的目的。
具体实施方式：
实施例1：
将制备的500mL 2×LB置于生化反应器中，往其中加入500mL铬浓度为10.24mg/L，pH调节到7.0-9.0的工业含铬废水，用搅拌器搅拌均匀。然后按1％的接种量(即10ml)，将经过活化的人苍白杆菌接入混合液中，室温搅拌，结果见表1。当废水中的六价铬排放量达到国家第一类污染物排放标准后，再以10％的活性炭(即100g)投加量往该体系中加活性炭，室温搅拌，结果见表2。
表1废水中六价铬含量随时间的变化
| 时间(小时) | 0 | 6 | 24 | 48 |
| Cr(VI)浓度(mg/L) | 4.34 | 4.26 | 3.88 | 0 |
表2废水中的总铬随时间的变化
| 时间(小时) | 0 | 21 | 48 | 72 | 96 |
| 总铬浓度(mg/L) | 5.36 | 3.73 | 2.37 | 2.01 | 1.49 |
实施例2：
将制备的500mL 2×LB置于生化反应器中，往其中加入500mL铬浓度为100mg/L，pH调节到7.0-9.0的工业含铬废水，用搅拌器搅拌均匀。然后按1％的接种量(即10ml)，将经过活化的人苍白杆菌接入混合液中，室温搅拌，结果见表3。当废水中的六价铬排放量达到国家第一类污染物排放标准后，再以20％的活性炭(即200g)投加量往该体系中加活性炭，室温搅拌，结果见表4。
表3废水中六价铬含量随时间的变化
| 时间(小时) | 0 | 48 | 72 | 96 |
| Cr(VI)浓度(mg/L) | 48.65 | 41.17 | 13.78 | 0 |
表4废水中的总铬随时间的变化(加入活性炭后)
| 时间(小时) | 0 | 5 | 96 | 114 | 216 |
| 总铬浓度(mg/L) | 55.99 | 17.50 | 8.75 | 3.62 | 1.45 |
实施例3：
将制备的500mL 2×LB置于生化反应器中，往其中加入500mL铬浓度为200mg/L，pH调节到7.0-9.0的工业含铬废水，用搅拌器搅拌均匀。然后按1％的接种量(即10ml)，将经过活化的人苍白杆菌接入混合液中，室温搅拌，结果见表5。当废水中的六价铬排放量达到国家第一类污染物排放标准后，再以20％的活性炭(即200g)投加量往该体系中加活性炭，室温搅拌，结果见表6。
表5废水中六价铬含量随时间的变化
| 时间(小时) | 0 | 48 | 96 | 138 |
| Cr(VI)浓度(mg/L) | 98.85 | 65.52 | 11.25 | 0.32 |
表6废水中的总铬随时间的变化(加入活性炭后)
| 时间(小时) | 0 | 3 | 72 | 116 | 185 |
| 总铬浓度(mg/L) | 103.62 | 26.53 | 11.84 | 5.23 | 1.17 |
实施例4：
将制备的5L 2×LB置于生化反应器中，往其中加入5L铬浓度为10.24mg/L，pH调节到7.0-9.0的工业含铬废水，用搅拌器搅拌均匀。然后按1％的接种量(即100ml)，将经过活化的人苍白杆菌接入混合液中，室温搅拌，结果见表7。当废水中的六价铬排放量达到国家第一类污染物排放标准后，再以10％的活性炭(即1000g)投加量往该体系中加活性炭，室温搅拌，结果见表8。
表7废水中六价铬含量随时间的变化
| 时间(小时) | 0 | 27 | 43 | 51 | 65 |
| Cr(VI)浓度(mg/L) | 5.13 | 4.40 | 1.50 | 0.57 | 0.27 |
表8废水中的总铬随时间的变化(加入活性炭后)
| 时间(小时) | 0 | 7 | 12 | 36 | 70 |
| 总铬浓度(mg/L) | 6.70 | 1.67 | 1.35 | 1.19 | 0.84 |
实施例5：
将制备的25L 2×LB置于生化反应器中，往其中加入25L铬浓度为10.24mg/L，pH调节到7.0-9.0的工业含铬废水，用搅拌器搅拌均匀。然后按1％的接种量(即500ml)，将经过活化的人苍白杆菌接入混合液中，室温搅拌，结果见表9。当废水中的六价铬排放量达到国家第一类污染物排放标准后，再以10％的活性炭(即5000g)投加量往该体系中加活性炭，室温搅拌，结果见表10。
表9废水中六价铬含量随时间的变化
| 时间(小时) | 0 | 12 | 24 | 37 | 48 |
| Cr(VI)浓度(mg/L) | 5.05 | 3.27 | 2.24 | 0.58 | 0.16 |
表10废水中的总铬随时间的变化
| 时间(小时) | 0 | 2 | 16 | 36 |
| 总铬浓度(mg/L) | 5.23 | 1.26 | 0.97 | 0.62 |
实施例6：
活性炭吸附还原的三价铬之后，向其中按3ml/g活性炭的加入H2O2，反应3小时，有95％被活性炭吸附的铬解吸附出来。解吸附后的活性炭进行循环使用，其吸附率和新鲜的活性炭相比在90％以上。
Claims (6)
1.细菌治理工业含铬废水的方法，将苍白杆菌(Ochrobactrum sp.CTS-325，保藏号为：CGMCC1715)菌株接入工业含铬废水与营养物的混合液中，充分反应后，采用吸附材料对Cr(III)进行吸附，最后进行解吸附将铬回收。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的苍白杆菌按1-10％的接种量接入废水与营养物的混合液中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的苍白杆菌与工业含铬废水反应的pH值控制为7-9。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的吸附材料为活性炭或硅藻土。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用H2O2进行铬解吸附。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的工业含铬废水可以为氯酸盐厂、电镀厂和皮革厂排放的含铬废水。
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