CN103193316B - 一种生物处理含镉废水的方法 - Google Patents

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一种生物处理含镉废水的方法，属于水处理领域。步骤如下：（1）利用细菌包埋固定化技术将浓缩后的硫酸盐还原菌与无机亲水材料制成生物活性载体填料，直接装填厌氧生物滤池。（2）含镉离子及硫酸根离子的废水流经生物滤池，硫酸盐还原菌将硫酸根（SO4 2-）中正六价的硫还原为硫离子（S2-），镉与硫离子结合形成硫化镉的难溶物，从而将镉去除。原废水经过生物滤池，出水镉低于0.1mg/L，达到国家《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）中对镉的排放要求。本发明的优点是去除率高、系统运行稳定、无二次污染，操作简单。本方法可以有效的治理重金属污染问题，对含镉废水的治理和水环境的改善具有重要的实际意义。

Description

一种生物处理含镉废水的方法
技术领域
本发明涉及一种生物处理含镉废水的方法，适用于对废水中镉离子的去除，属于水处理技术领域。
背景技术
目前我国重金属污染主要有镉污染、汞污染、血铅污染和砷污染，其中镉污染居于首位。
电镀、印染、纺织、采矿等行业排放大量的含镉废水，这些废水进入环境后会对我们的身体健康造成严重危害。近几年，我国已经有30多起重特大重金属污染事件，严重影响群众健康：2006年湘江湖南株洲段镉污染、2009年湖南省浏阳市镉污染、2012年广西龙江镉污染等，其中广西龙江的镉污染事件波及下游约300公里河段，镉含量超《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准约80倍，在国内历次重金属环境污染事件中是罕见的。据环保部公布的2010年《环境统计年报》数据显示，2010年全国镉的排放量为30.1吨，对我国的水环境及土壤造成严重污染。因此对于镉污染的治理刻不容缓，如何高效的治理镉污染受到环境保护研究者的高度关注。
现阶段国内外针对含镉废水的处理方法主要有化学沉淀法、气浮法、活性炭吸附法、离子交换法等。但这些传统的物理化学除镉离子的方法往往具有投资高、处理时间长、去除效果不好、系统稳定性差等缺点。
到目前为止，针对废水中镉离子的去除，除上述技术之外，尚无无环境二次污染的技术和方法。利用微生物处理镉的技术是目前除镉等重金属离子的新兴技术和科研前沿。在处理重金属废水中，微生物及其代谢产物可以对重金属进行吸附分离，具有处理效率高、投资少、耗能低、操作方便、无二次环境污染等优点，对于良好生态环境的维持，尤其是工业发达的城市生态环境是很重要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有传统除镉工艺的缺陷，提供一种利用微生物技术来处理废水中的镉离子。该方法过程简单、高效、能耗低。在本发明的实验条件下，使用含有硫酸盐还原菌的厌氧生物滤池处理含镉废水可以达到国家《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）中对镉的排放要求。
利用硫酸盐还原菌将硫酸根（SO4 2-）中正六价的硫还原为硫离子（S2-）的功能，将废水中的镉离子转化生成硫化镉的难溶物质，从而将镉离子去除。在硫酸盐不足时补加一定量的硫酸盐（针对工业、冶金和矿山废水，原废水中硫酸盐含量远超过本发明所需硫酸盐量），无需再投加其他化学药剂。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种生物处理含镉废水的方法，包括以下步骤：
（1）厌氧生物滤池的建立
厌氧生物滤池，滤层载体填料采用无机亲水矿物材料，例如沸石、石英砂等，原水水质范围，pH：5～9；温度11～33℃；原水为含有镉离子的废水，
（2）硫酸盐还原菌的接种
将硫酸盐还原菌菌悬液通过浓缩获得浓度不小于108个/mL的细菌浓缩液，通过细菌包埋固定化技术，同滤层中的载体一起制成生物活性载体填料，细菌浓缩液同载体填料混合的体积比为1:200，将这种生物活性载体填料装填到滤池中作为滤层。
（3）硫酸盐还原菌活性填料的驯化
活性填料的驯化：连续通入原水即含有镉离子的废水，起始流量为设计流量的50%，通过取样来检测出水镉离子的含量，随着出水中镉离子含量的不断降低，逐步提高原水的进水流量直至设计流量，当连续2天内出水中镉离子的含量不大于0.1mg/L时，即认为活性填料驯化完成。
此为常规的驯化操作方法，如刚开始情况下出水镉离子的含量降低比较快，一般每降低20-30%，则增加10-15%的原水流量，随着镉离子的含量降低则原水的增加量也逐渐减少，最终使得出水的镉离子的含量不大于0.1mg/L，且保证出水镉离子的含量约2天不变，则驯化成功。
（4）镉离子的去除
含镉的废水流经生物滤池时，通过厌氧生物滤池中的硫酸盐还原菌的作用，将硫酸根（SO4 2-）中正六价的硫还原为硫离子（S2-），同镉离子结合生成硫化镉的难溶物，被生物滤料层截留，从而将镉离子去除，水里停留时间一般为3-4小时，滤池截留下来的硫化镉，通过滤池的反冲洗过程实现清除。
生物滤池的反冲洗：当生物滤池运行达到水质周期时，对生物滤池进行反冲洗。利用滤池的反冲洗过程实现细菌残体及沉淀物的清除，维持厌氧生物滤池生物量的平衡及系统的正常运行。
本发明的优点：1、生物滤池只需在原废水中硫酸盐不足时补加硫酸盐，无需再投加其它药剂（一般情况下，原废水中硫酸盐的浓度远远大于镉离子的浓度，甚至大于几十倍）；2、利用生物滤池对难溶物的截留性能直接将滤层中新生成的难溶性镉去除，工艺过程简单，只需要一级生物过滤过程，处理成本低，不需要其他附属设备；3、本发明出水镉低于0.1mg/L，达到国家《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）中对镉的排放要求。本发明的优点是去除率高、系统运行稳定、无二次污染，操作简单。本方法可以有效的治理重金属污染问题，对含镉废水的治理和水环境的改善具有重要的实际意义。
附图说明
图1为一种生物处理含镉废水方法的工艺流程图。
图1中①原水进水管；②硫酸盐投加；③厌氧生物滤池；④出水管；⑤反冲洗进水管；⑥冲洗排水槽；⑦活性填料；⑧砾石承托层；⑨反冲洗出水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述：采用的装置如图1所示，一种生物处理含镉废水的方法，由含镉的原水进水管①、硫酸盐投加②（若硫酸根离子不够用时，才采用此进行外加，但一般情况下，废水中的硫酸根离子是完全能够满足要求的。）、厌氧生物滤池③、出水管④、反冲洗进水管⑤、反冲洗出水管⑨组成，其特征在于具体步骤如下：首先将含镉的原水通过进水管①加入厌氧生物滤池③，在硫酸盐不足时通过②补加硫酸盐，原水经过厌氧生物滤池③经过生物反应由出水管④排出，即完成对含镉废水的处理过程。
达到水质过滤周期后，实施反冲洗过程。反冲洗利用处理后水通过反冲洗进水管⑤对厌氧生物滤池③进行反冲，经过冲洗排水槽⑥从反冲洗排水管⑨排出，即完成厌氧生物滤池的反冲洗过程。
厌氧生物滤池③内上方为活性填料⑦，下部为砾石承托层⑧。
实施例1
原水Cd2+浓度为12mg/L，COD/SO4 2-=1.2，ORP=-108mv，pH为7～8，温度为16～20℃，厌氧生物滤池载体为沸石，粒径为1～1.25mm，滤层厚度为1.2m，承托层为鹅卵石，粒径为5～15mm，厚度为0.3m。硫酸盐还原菌的菌悬液总量为20L，经浓缩后，菌悬液为50ml，硫酸盐还原菌的浓度为108个/mL。按1:200的体积比将50mL硫酸盐还原菌的浓缩液同10L的沸石通过细菌包埋固定化技术制成具有生物活性的载体填料，加入滤池。滤池过滤的滤速为0.4m/h，水力停留时间为3h，反冲洗强度为10L/m2·s，反冲洗历时为3min，反冲洗周期为20天。出水Cd2+≤0.08mg/L，去除率为99.33%。

Claims (1)

1.一种生物处理含镉废水的方法，包括以下步骤：
(1)厌氧生物滤池的建立
厌氧生物滤池，滤层载体填料采用无机亲水矿物材料，原水为含有镉离子的废水；
(2)硫酸盐还原菌的接种
将硫酸盐还原菌菌悬液通过浓缩获得浓度为108个/mL的细菌浓缩液，通过细菌包埋固定化技术，同滤层中的载体填料一起制成生物活性载体填料，细菌浓缩液同载体填料混合的体积比为1:200，将这种生物活性载体填料装填到滤池中作为滤层；
(3)生物活性载体填料的驯化
活性填料的驯化：连续通入原水即含有镉离子的废水，起始流量为设计流量的50％，通过取样来检测出水镉离子的含量，随着出水中镉离子含量的不断降低，逐步提高原水的进水流量直至设计流量，当连续2天内出水中镉离子的含量不大于0.1mg/L时，即认为生物活性载体填料驯化完成；
(4)镉离子的去除
含镉的废水流经厌氧生物滤池时，通过厌氧生物滤池中的硫酸盐还原菌的作用，将硫酸根(SO4 2-)中正六价的硫还原为硫离子(S2-)，同镉离子结合生成硫化镉难溶物，被生物滤层截留，从而将镉离子去除，水力停留时间为3小时，滤池截留下来的硫化镉，通过滤池的反冲洗过程实现清除；
达到水质过滤周期后，实施反冲洗过程，反冲洗利用处理后水通过反冲洗进水管对厌氧生物滤池进行反冲，经过冲洗排水槽从反冲洗排水管排出，即完成厌氧生物滤池的反冲洗过程；
厌氧生物滤池内上方为生物活性载体填料，下部为鹅卵石承托层；
其中原水Cd2+浓度为12mg/L，COD/SO4 2-＝1.2，ORP＝-108mv，pH为7～8，温度为16～20℃，厌氧生物滤池载体填料为沸石，粒径为1～1.25mm，滤层厚度为1.2m，承托层为鹅卵石，粒径为5～15mm，厚度为0.3m；硫酸盐还原菌的菌悬液总量为20L，经浓缩后，菌悬液为50ml，按1:200的体积比将50mL硫酸盐还原菌的浓缩液同10L的沸石通过细菌包埋固定化技术制成生物活性载体填料，加入滤池，滤池过滤的滤速为0.4m/h，反冲洗强度为10L/m2·s，反冲洗历时为3min，反冲洗周期为20天；出水Cd2+≤0.08mg/L，去除率为99.33％。
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