CN102464407A - 一种去除饮用水中铁离子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去除饮用水中铁离子的方法，属于环境技术中的饮用水处理领域。具体方法是：通过海藻酸钠包埋、海泡石交联与复合除铁细菌固化制备而成除铁细菌凝胶小球，用无纺布包裹后置于柱状反应器中，采用下进上出式进水，曝气3～5小时，出水中含铁量即可达到《生活饮用水标准》（GB5749-2006）。本发明具有工艺简单，投资、运行费用低，微生物浓度高，反应速度快，处理效率高，传质效果好，除铁效果佳，出水水质稳定达标，无二次污染，过滤周期长和对水质适应范围广等特点。

Description

一种去除饮用水中铁离子的方法

技术领域

    本发明涉及一种去除饮用水中铁离子的方法，属于环境技术中的饮用水处理领域。

技术背景

铁是人体的必需微量元素之一，铁离子与汞、镉、砷、铅、铬等重金属离子相比，虽然不会对人体造成显著危害，但也会给环境带来很大影响。当水中的含铁量大于0.3mg/L(以Fe计)时水便变浑，超过1 mg/L时，水具有铁腥味。人体缺铁会引起免疫功能下降，消化功能减弱，神经活动衰退等一系列疾病；摄入过多，多余的铁质以氢氧化铁的胶体形式积蓄于肝脏，不利于血在肝细胞中的移动，从而损害人的健康。因此，国家对饮用水中的铁含量作了限制，其限值为0.3mg/L。

对于饮用水中铁离子的传统去除方法主要有自然氧化法和曝气接触氧化法两种。自然氧化法是在建国初期，从国外引进的一种应用较多的除铁工艺，但运行系统复杂，设备庞大，工程投资高，处理效果不稳定，出水经常不合格，从20世纪60年代起逐步被接触氧化法所替代。接触氧化法是对自然氧化法的一大改进，简化了自然氧化法的工艺流程，提高了除铁的效果和稳定性，但不是所有的原水都是用接触氧化法除铁，强还原物质浓度高的水，铁的氧化作用将受到妨碍，亚铁离子易于在滤料上水层中形成细微氢氧化铁离子，将影响出水水质。此外，还有利用臭氧、氯、高锰酸钾等强氧化剂进行水处理，但易造成水的二次污染。

本发明利用海藻酸钠对细菌进行固定化，形成凝胶小球，水中的铁离子透过小球与细菌接触被处理，而细菌逃离不出其生存的微环境，有效防止了细菌的流失，避免了因为细菌造成的二次污染，降低了工程投资和运行费用，进一步增强了除铁效果，达到了常规除铁技术难以达到的除铁效果，提供了除铁领域的一个新发展方向。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种利用海藻酸钠固定化除铁细菌去除饮用水中铁的方法，本发明具有工艺简单，投资、运行费用低，微生物浓度高，反应速度快，处理效率高，传质效果好，除铁效果佳，出水水质稳定达标，无二次污染，过滤周期长和对水质适应范围广等特点。

本发明采用的技术方案如下：

(1)   培养复合除铁细菌；

(2)   制备固定化除铁细菌凝胶小球；

(3)   将固定化除铁细菌凝胶小球用无纺布包裹后置于柱状反应器中，采用下进上出式进水，曝气3～5小时，出水中含铁量即可达到《生活饮用水标准》（GB5749-2006）。

复合除铁细菌的培养方案如下：

(1)   培养基的制备：按葡萄糖20g/L，脲120g/L，蛋白胨5 g/L，硫酸镁0.3 g/L，磷酸钾6 g/L，氯化钠0.1 g/L，硫酸铵0.4 g/L，琼脂18 g/L的比例溶解到一定量的蒸馏水中，调节pH值6.5～7.5，在112°C下灭菌30min；

(2)   将复合除铁细菌以2％的接种量接种在步骤(1)制备培养液中，在120r/min的摇床中连续培养2～3天，培养过程温度控制在25～40°C；

(3)   将培养后复合细菌菌液取出，用3000r/min的转速离心浓缩15min后，弃去上清夜，菌体用无菌水洗涤3～4次，备用。

所述的复合除铁细菌是鞘铁菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌中的两种或两种以上构成的复合菌。

固定化除铁细菌凝胶小球的制备如下：

(1)   将浓度为3～5％的海藻酸钠包埋剂在90°C水浴锅中完全溶解，冷却至室温后与上述制得复合除铁细菌菌体按照菌体与包埋剂1:2的重量比进行混合；

(2)   将混合后的粘稠液体用滴管滴入到浓度为1～3％的交联剂海泡石中，进行交联；

(3)   交联16～24小时后，取出固定化复合除铁细菌小球用无菌生理盐水及去离子水冲洗掉多余的钙离子、氯离子，制得纯的固定化复合除铁细菌凝胶小球。

所述海藻酸钠的最佳浓度为4％，海泡石的最佳浓度为1％，最佳交联时间为18小时。

具体实施方式

将复合除铁菌以2％的接种量接种在培养液中，在120r/min的摇床中连续培养2～3天，培养液pH=6.5～7.5，培养过程温度控制在25～40°C，取出，用3000r/min的转速离心浓缩15min，弃去上清夜，菌体用无菌水洗涤3～4次。

将浓度为3～5％的包埋剂海藻酸钠在90°C水浴锅中完全溶解，冷却至室温后与上述制得复合除铁细菌菌体按照菌体与包埋剂1:2的重量比进行混合，将混合后的粘稠液体用滴管滴入到浓度为1～3％的交联剂海泡石中，交联16～24小时后，取出固定化复合除铁细菌小球用无菌生理盐水及去离子水冲洗掉多余的钙离子、氯离子，制得纯的固定化复合除铁细菌凝胶小球。

将固定化除铁细菌凝胶小球用无纺布包裹后置于柱状反应器中，采用下进上出式进水，曝气3～5小时，出水中含铁量即可达到《生活饮用水标准》（GB5749-2006）。

实例1

将鞘铁菌、氧化亚铁硫杆菌的复合除铁细菌以2％的接种量接种在pH=7.0的培养液中，在30°C，120r/min的摇床中连续培养2天，离心浓缩后获得复合菌体，用浓度为3％的海藻酸钠作包埋剂，将复合菌体与包埋剂以1:2的重量比进行混合，混合后的粘稠液体用滴管滴入到浓度为2％的交联剂海泡石中，交联17小时，制得固定化复合除铁细菌凝胶小球，用无纺布包裹后置于柱状反应器中，将含铁量为1mg/L某自来水厂的水采用下进上出式引入到柱状反应器中，曝气3小时，出水中铁含量降到了0.1mg/L。

实例2

将氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌的复合除铁细菌以2％的接种量接种在pH=6.5的培养液中，在25°C，120r/min的摇床中连续培养3天，离心浓缩后获得复合菌体，用浓度为4％的海藻酸钠作包埋剂，将复合菌体与包埋剂以1:2的重量比进行混合，混合后的粘稠液体用滴管滴入到浓度为1％的交联剂海泡石中，交联18小时，制得固定化复合除铁细菌凝胶小球，用无纺布包裹后置于柱状反应器中，将含铁量为5mg/L某自来水厂的水采用下进上出式引入到柱状反应器中，曝气4小时，出水中铁含量降到了0.1mg/L。

实例3

将鞘铁菌、氧化硫硫杆菌的复合除铁细菌以2％的接种量接种在pH=6.5的培养液中，在35°C，120r/min的摇床中连续培养3天，离心浓缩后获得复合菌体，用浓度为5％的海藻酸钠作包埋剂，将复合菌体与包埋剂以1:2的重量比进行混合，混合后的粘稠液体用滴管滴入到浓度为2％的交联剂海泡石中，交联19小时，制得固定化复合除铁细菌凝胶小球，用无纺布包裹后置于柱状反应器中，将含铁量为10mg/L某自来水厂的水采用下进上出式引入到柱状反应器中，曝气4小时，出水中铁含量降到了0.1mg/L。

实例4

将鞘铁菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌的复合除铁细菌以2％的接种量接种在pH=6.5的培养液中，在30°C，120r/min的摇床中连续培养3天，离心浓缩后获得复合菌体，用浓度为4％的海藻酸钠作包埋剂，将复合菌体与包埋剂以1:2的重量比进行混合，混合后的粘稠液体用滴管滴入到浓度为1％的交联剂海泡石中，交联18小时，制得固定化复合除铁细菌凝胶小球，用无纺布包裹后置于柱状反应器中，将含铁量为20mg/L某自来水厂的水采用下进上出式引入到柱状反应器中，曝气5小时，出水中铁含量降到了0.2mg/L。 

Claims (4)

1.一种去除饮用水中铁的方法，其特征在于：将固定化除铁细菌凝胶小球用无纺布包裹后置于柱状反应器中，采用下进上出式进水，曝气3～5小时，出水中含铁量即可达到《生活饮用水标准》（GB5749-2006）。

2.根据权利要求1所述的一中去除饮用水中铁的方法，其特征在于固定化除铁细菌凝胶小球的制备如下：

(1)将浓度为3～5％的海藻酸钠包埋剂在90°C水浴锅中完全溶解，冷却至室温后与复合除铁细菌菌体按照菌体与包埋剂1:2的重量比进行混合；

(2)将混合后的粘稠液体用滴管滴入到浓度为1～3％的交联剂海泡石中，进行交联；

(3)交联16～24小时后，取出固定化复合除铁细菌小球用无菌生理盐水及去离子水冲洗掉多余的钙离子、氯离子，制得纯的固定化复合除铁细菌凝胶小球。

3.根据权利要求1所述的一中去除饮用水中铁的方法，其特征在于：所述的复合除铁细菌是鞘铁菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌中的两种或两种以上构成的复合菌。

4.根据权利要求1所述的一中去除饮用水中铁的方法，其特征在于复合除铁细菌的培养方案如下：

(1)培养基的制备：按葡萄糖20g/L，脲120g/L，蛋白胨5 g/L，硫酸镁0.3 g/L，磷酸钾6 g/L，氯化钠0.1 g/L，硫酸铵0.4 g/L，琼脂18 g/L的比例溶解到一定量的蒸馏水中，调节pH值6.5～7.5，在112°C下灭菌30min;

(2)将复合除铁细菌以2％的接种量接种在步骤(1)制备培养液中，在120r/min的摇床中连续培养2～3天，培养过程温度控制在25～40°C;

 (3) 将培养后复合细菌菌液取出，用3000r/min的转速离心浓缩15min后，弃去上清夜，菌体用无菌水洗涤3～4次，备用。