CN102730920A - 铁基活性污泥的制取方法及其吸附污水中重金属镉、铜和/或铅的方法 - Google Patents

铁基活性污泥的制取方法及其吸附污水中重金属镉、铜和/或铅的方法 Download PDF

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许国仁
唐金花
李圭白
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Abstract

本发明公开了铁基活性污泥的制取方法及其吸附污水中重金属镉、铜和/或铅的方法，属于水处理领域。该方法可以对污水中的镉、铜和铅进行很好的吸附，在吸附污水中重金属的同时还可以对剩余污泥进行再利用，在污水及污泥的处理处置方面有较大意义。方法：活性污泥与生活污水有氧混合，再加Fe2(SO4)3有氧混合得到铁基活性污泥；调解含有重金属污水的pH，再加铁基活性污泥后振荡，静沉，完成对重金属的吸附。用于除去污水中金属镉、铜和铅等。在对三种重金属吸附过程中，对于重金属镉的吸附，羧酸是主要的吸附官能基团，然而除了羧酸，氨基也可能参与了铜和铅的吸附作用。除此之外，–OH也一定程度上参与了三种重金属的吸附作用。

Description

铁基活性污泥的制取方法及其吸附污水中重金属镉、铜和/或铅的方法
技术领域
本发明属于水处理领域。
背景技术
在工业大力发展的今天，许多行业如制革、电镀、采矿以及金属加工的工厂在广泛使用重金属的同时排放出大量严重超标的重金属污水，对水体中的水生生物构成威胁，另外这些重金属还可以经过食物链进行富集，最终危害到人类健康。目前大量学者对污水中重金属的去除进行了广泛研究，提出了许多新的有效的处理方法。如化学沉淀法、吸附法、离子交换法、凝聚法、氧化还原法、膜分离法、反渗透法、电渗透法以及生物法等。其中剩余污泥吸附法作为生物法的一种受到较大的关注。剩余污泥中含有的许多微生物如细菌、真菌等具有较强的吸附能力，可以对重金属有效地进行吸附，溶于水中的金属离子就是通过污泥中某些生物体本身的化学结构及成份特性被吸附，再利用固液两相分离来加以去除。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁基活性污泥对污水中重金属吸附的方法。该方法可以对污水中的镉、铜和铅进行很好的吸附，在吸附污水中重金属的同时还可以对剩余污泥进行再利用，在污水及污泥的处理处置方面有较大意义。
铁基活性污泥的制取方法是按下述步骤进行的：在溶解氧的浓度为2~6 mg/L条件下，将活性污泥投加到生活污水中有氧混合30min，所述活性污泥的投加浓度为2~3g/L，然后投加Fe2(SO4)3继续有氧混合10min，Fe2(SO4)3投加量为60~80mg/L，再静沉20~30min，去除上层清液；得到铁基活性污泥。制取铁基活性污泥同时，对生活污水中各项污染物均有较好的去除，其中COD去除率为70%~75%，SCOD去除率为55%~60%，NH4 +-N去除率在20%左右，UV254去除率为30%~35%，而TP的去除率则达到90%以上。
铁基活性污泥吸附污水中的重金属镉、铜和/或铅的方法是按下述步骤进行的：将含重金属镉、铜和/或铅污水的pH调节至4~7，然后投加上述方法制备的铁基活性污泥，铁基活性污泥的投加量为2 g/L，在20℃以150~200r/min的速度振荡120~180 min，最后静沉20~30 min；完成对污水中重金属镉、铜和/或铅的吸附。
利用上述得到的铁基活性污泥吸附污水中的重金属镉、铜和/或铅，具体方法为：取质量浓度为2 g/L的铁基活性污泥，用HNO3（0.1 mol/L，0.01 mol/L）和NaOH（0.1 mol/L，0.01 mol/L）将镉溶液、铜溶液和铅溶液的pH值分别调节至4、5或6，然后将溶液放于恒温调速振荡器中，在20℃以150 rpm的速度振荡120 min，最后静沉30 min。经检测，在此条件下镉、铜和铅的吸附量分别达到28.1 mg/g，34.1 mg/g和46.7 mg/g，表明铁基活性污泥可以作为吸附材料对污水中重金属进行很好地去除。用 Langmuir 方程拟合铁基活性污泥对镉、铜和铅的吸附数据比用Freundlich方程拟合的更为精确，说明镉、铜和铅在铁基活性污泥表面的吸附更倾向于一种单分子层化学吸附。铁基活性污泥吸附镉、铜及铅前后的红外光谱特征变化分析表明，羟基、氨基、酰胺基、羧基是铁基活性污泥的主要官能团。在对三种重金属吸附过程中，对于重金属镉的吸附，羧酸是主要的吸附官能基团，然而除了羧酸，氨基也可能参与了铜和铅的吸附作用。除此之外，–OH也一定程度上参与了三种重金属的吸附作用。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式中铁基活性污泥的制取方法是按下述步骤进行的：在溶解氧的浓度为2~6 mg/L条件下，将活性污泥投加到生活污水中有氧混合30min，所述活性污泥的投加浓度为2~3g/L，然后投加Fe2(SO4)3继续有氧混合10min，Fe2(SO4)3投加量为60~80mg/L，再静沉20~30min，去除上层清液；得到铁基活性污泥。
制取铁基活性污泥同时，对生活污水中各项污染物均有较好的去除，其中COD去除率为70%~75%，SCOD去除率为55%~60%，NH4 +-N去除率在20%左右，UV254去除率为30%~35%，而TP的去除率则达到90%以上。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述溶解氧的浓度为3、4 mg/L 或5 mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：活性污泥的投加浓度为2.5g/L。其它步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述Fe2(SO4)3投加量为65、70mg/L 或75mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式五：本实施方式中铁基活性污泥吸附污水中的重金属镉、铜和/或铅的方法使按下述步骤进行的：铁基活性污泥吸附污水中的重金属镉、铜和/或铅的方法是按下述步骤进行的：将含重金属镉、铜和/或铅污水的pH调节至4~7，然后投加具体实施方式一方法制备的铁基活性污泥，铁基活性污泥的投加量为2 g/L，在20℃以150~200r/min的速度振荡120~180 min，最后静沉20~30 min；完成对污水中重金属镉、铜和/或铅的吸附。
采用下述实验验证镉、铜及铅去除效果：取质量浓度为2 g/L的铁基活性污泥，用HNO3（0.1 mol/L，0.01 mol/L）和NaOH（0.1 mol/L，0.01 mol/L）将镉溶液、铜溶液或铅溶液pH分别调节至4、5或6，然后将溶液放于恒温调速振荡器中，在20℃以150r/min的速度振荡120 min，最后静沉30 min。经检测，在此条件下镉、铜和铅的吸附量分别达到28.1 mg/g，34.1 mg/g和46.7 mg/g，表明铁基活性污泥可以作为吸附材料对污水中重金属进行很好地去除。
用 Langmuir 方程拟合铁基活性污泥对镉、铜和铅的吸附数据比用Freundlich方程拟合的更为精确，说明镉、铜和铅在铁基活性污泥表面的吸附更倾向于一种单分子层化学吸附。铁基活性污泥吸附镉、铜及铅前后的红外光谱特征变化分析表明，羟基、氨基、酰胺基、羧基是铁基活性污泥的主要官能团。在对三种重金属吸附过程中，对于重金属镉的吸附，羧酸是主要的吸附官能基团，然而除了羧酸，氨基也可能参与了铜和铅的吸附作用。除此之外，–OH也一定程度上参与了三种重金属的吸附作用。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：以180r/min的速度振荡160min。其它步骤和参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同的是：所述静沉25min。其它步骤和参数与具体实施方式五或六相同。

Claims (9)

1.铁基活性污泥的制取方法，其特征在于铁基活性污泥的制取方法是按下述步骤进行的：在溶解氧的浓度为2~6 mg/L条件下，将活性污泥投加到生活污水中有氧混合30min，所述活性污泥的投加浓度为2~3g/L，然后投加Fe2(SO4)3继续有氧混合10min，Fe2(SO4)3投加量为60~80mg/L，再静沉20~30min，去除上层清液；得到铁基活性污泥。
2.根据权利要求1所述铁基活性污泥的制取方法，其特征在于所述溶解氧的浓度为3~5 mg/L。
3.根据权利要求1所述铁基活性污泥的制取方法，其特征在于所述溶解氧的浓度为4 mg/L。
4.根据权利要求1、2或3所述铁基活性污泥的制取方法，其特征在于活性污泥的投加浓度为2.5g/L。
5.根据权利要求4所述铁基活性污泥的制取方法，其特征在于Fe2(SO4)3投加量为65~75mg/L。
6.根据权利要求4所述铁基活性污泥的制取方法，其特征在于Fe2(SO4)3投加量为70mg/L。
7.利用权利要求1所述铁基活性污泥吸附污水中的重金属镉、铜和/或铅的方法，其特征在于铁基活性污泥吸附污水中的重金属镉、铜和/或铅的方法是按下述步骤进行的：将含重金属镉、铜和/或铅污水的pH调节至4~7，然后投加权利要求1方法制备的铁基活性污泥，铁基活性污泥的投加量为2 g/L，在20℃以150~200r/min的速度振荡120~180 min，最后静沉20~30 min；完成对污水中重金属镉、铜和/或铅的吸附。
8.根据权利要求7所述铁基活性污泥吸附污水中的重金属镉、铜和/或铅的方法，其特征在于以180r/min的速度振荡160min。
9.根据权利要求7或8所述铁基活性污泥吸附污水中的重金属镉、铜和/或铅的方法，其特征在于所述静沉25min。
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