CN103570097B - 一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法。本发明与现有的处理染料废水技术相比，具有污泥比重大、沉降速度快、适应性强、处理染料废水成本低、染料吸附去除率高等优点。本发明的改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法包括以下步骤：⑴将化粪池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4和Na2SO4混合均匀制备成富营养污水混合液；⑵收集生物滤池脱落的生物膜内加入膨润土后放入富营养污水混合液中曝气；⑶将经曝气、冲洗后的生物膜放入密闭容器内后通入臭氧，然后用高温蒸汽灭活处理得到已活化改性的生物膜；⑷将已活化改性的生物膜加入到阳离子染料废水中，在曝气下吸附该阳离子染料废水中的阳离子，吸附结束后沉淀出水。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，特别是一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法。
背景技术
近年来我国纺织染料行业快速发展，其每年产生的废水约有70亿吨。由于染料品种越来越多，其中部分污染物具有化学结构复杂、稳定性高、难降解、有毒性等特点，并朝着抗光解、抗氧化、抗生物降解的方向发展，使染料生产废水处理难度加大。所以，染料生产废水的治理一直是工业废水处理中的难点和热点。
目前，对部分难降解的染料废水的处理方法有膜分离法、萃取法等物理方法，混凝法、Fenton试剂氧化法、光催化氧化法、电化学氧化法、臭氧氧化法、超声波降解等化学方法，厌氧法、好氧法、好氧-厌氧法、膜生物反应等生化法和利用微生物细胞和其它生物质材料等生物吸附法。这些化学的或化学与物理连用的方法技术要求高、投资大、处理成本高，难以在实际中得到应用；生化法虽然具有成本低、适用于处理大量污水等优点，但由于染料废水中的BOD/COD值很小，可生化性较差，采用传统的生化法难以达标，去除率低，并且染料废水经微生物降解后的中间产物毒性较大。
与生化法相比，生物吸附法不会产生有毒的代谢产物，为染料废水特别是低浓度的染料废水的处理和回收提供了一条经济可行的途径。生物污泥作为一种生物吸附剂，其具有巨大的表面积和吸附位点，对染料去除率高，且来源广，成本低。生物污泥通常包括活性污泥、厌氧污泥、膜污泥和不同方法失活的污泥，由于生物污泥中活的或死的微生物细胞的表面物质，如细胞膜和细胞膜外的胞外聚合物等可与水中污染物通过分子力、静电力、离子交换、络合、螯合、微沉淀等物理、化学过程将污染物累积或浓集在微生物细胞表面的现象。而细胞膜主要成分为多糖、蛋白质、脂类等，它们以及细胞膜表面的胞外聚合物含有很多官能团，如：羧基、羟基、硫酸基、磷酸基、氨基等，可以为吸附提供吸附位点。生物污泥作为一种染料废水的生物吸附剂，具有较高的染料废水处理能力，但由于普通的生物污泥含水率较高、沉降性能较差，难以固液分离，并且容易发生污泥膨胀，导致普通的生物污泥吸附处理染料废水的方法难以大规模推广。
综上所述，现有的处理染料废水的技术不同程度地存在着投资大、成本高、工艺复杂、去除率低、易产生毒性较大的中间产物及污泥沉降困难等不足之处。
发明内容
本发明的目的是针对现有的处理染料废水的技术所存在的投资大、成本高、工艺复杂、去除率低、易产生毒性较大的中间产物及污泥沉降困难的不足之处，提供一种以生物滤池脱落的生物膜为原料，将其活化改性后用作生物吸附剂处理阳离子染料废水的方法。该工艺具有污泥比重大、沉降速度快、适应性强、处理染料废水成本低、染料吸附去除率高等优点。
本发明一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法所采用的技术方案是通过如下方式完成的：一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法包括以下步骤：
⑴称量化粪池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4、Na2SO4，将化粪池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4和Na2SO4放入容器内混合均匀制备成富营养污水混合液，调节该富营养污水混合液的pH值；
⑵收集生物滤池脱落的生物膜，在经清水冲洗后的生物膜内加入膨润土，将加有膨润土的生物膜放入富营养污水混合液中曝气，曝气结束后取出生物膜，用清水冲洗经曝气的生物膜；
⑶将该经冲洗后的生物膜放入密闭容器内，先往该装有生物膜的密闭容器内通入臭氧，然后用高温蒸汽灭活处理，经灭活处理后得到已活化改性的生物膜；
⑷调节阳离子染料废水的pH值，将已活化改性的生物膜加入到该阳离子染料废水中，在曝气下吸附该阳离子染料废水中的阳离子，吸附结束后沉淀出水。
在所述的一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法中，在步骤⑴中，化粪池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4和Na2SO4的配比是：在1升化粪池污水中，全脂奶粉100～200mg、面粉500～1000mg、KH2PO415～25mg、Na2SO4350～500mg。
在所述的一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法中，在步骤⑴中，调节富营养污水混合液的pH值为6.5～8.5。
在所述的一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法中，在步骤⑵中，所收集的生物滤池脱落的生物膜用清水冲洗2～3遍后，按质量比生物膜:膨润土＝10:(1～2)加入膨润土，放入富营养污水混合液中曝气5～8h，然后取出生物膜，用清水冲洗2～3遍。
在所述的一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法中，在步骤⑶中，先往该装有生物膜的密闭容器内通入臭氧20～30min，然后再120℃蒸汽灭活10～15min。
在所述的一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法中，在步骤⑷中，将阳离子染料废水的pH值调至7.0～7.5，将已活化改性的生物膜加入到阳离子染料废水，在不断曝气下吸附45～60min，沉淀出水。
本发明与现有的染料废水的处理方法相比，具有以下特点：
1、生物滤池脱落的生物膜具有巨大的表面积和吸附位点，对染料去除率高，且来源广，成本低。
2、生物滤池脱落的生物膜内层处于内源呼吸状态，吸附能力较低，将其放入富营养污水混合液中曝气培养，使其处于好氧状态，恢复活性，可以提高其吸附染料废水的能力，同时外层的生物膜在高营养的富营养污水混合液中曝气培养，其分泌大量的多糖也可以大幅度地提高其吸附染料的能力。
3、在富营养污水混合液加入大量的硫，可以促使生物膜上的丝状菌大量繁殖，但由于生物滤池脱落的生物膜比重较大，而且污泥颗粒个体较大，沉降性能良好，易于固液分离，这既利用了丝状菌较高的吸附能力，又不会发生污泥膨胀。
4、将价廉储丰的膨润土加入到生物膜中，利用生物膜上的胞外聚合物插入到膨润土纳米层间，形成生物膜与膨润土的复合物，其具有纳米尺度效应、大的比表面积、较强的界面相互作用以及理想的吸附性能，该复合物处理染料废水的效果高于生物膜，同时降低了成本。
5、通入臭氧，可以氧化微生物细胞和胞外聚合物生成更多的羧基、羟基、醛基、酮基等吸附基团，同时臭氧及高温灭活破坏了细胞的结构，增加了其比表面积和孔隙，暴露了隐藏的吸附位点，大大地提高了生物吸附剂的吸附容量。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做出进一步的说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：
量取5升化粪池污水倒入水池，加入全脂奶粉750mg、面粉4000mg、KH2PO4120mg和Na2SO41400mg，搅拌均匀，将富营养污水混合液的pH值调至7.0；收集生物滤池脱落的生物膜，用清水冲洗3遍，称取2Kg生物膜(含水率平均按95％计算)和15g膨润土加入富营养污水混合液中，曝气6h，然后取出生物膜，用清水冲洗2遍；将该生物膜放入密闭容器，先通入15mg/L臭氧25min，然后再120℃蒸汽灭活12min；将阳离子染料废水的pH值调至7.2，将该生物膜加入到阳离子染料废水，在不断曝气下吸附49min，沉淀出水。
实施例2：
量取5升化粪池污水倒入水池，加入全脂奶粉500mg、面粉2500mg、KH2PO475mg和Na2SO42500mg，搅拌均匀，将富营养污水混合液的pH值调至6.5；收集生物滤池脱落的生物膜，用清水冲洗2遍，称取2Kg生物膜(含水率平均按95％计算)和10g膨润土加入富营养污水混合液中，曝气5h，然后取出生物膜，用清水冲洗2遍；将该生物膜放入密闭容器，先通入10mg/L臭氧20min，然后再120℃蒸汽灭活10min；将阳离子染料废水的pH值调至7.0，将该生物膜加入到阳离子染料废水，在不断曝气下吸附60min，沉淀出水。
实施例3：
量取5升化粪池污水倒入水池，加入全脂奶粉1000mg、面粉5000mg、KH2PO4125mg和Na2SO41150mg，搅拌均匀，将富营养污水混合液的pH值调至8.5；收集生物滤池脱落的生物膜，用清水冲洗3遍，称取2Kg生物膜(含水率平均按95％计算)和20g膨润土加入富营养污水混合液中，曝气8h，然后取出生物膜，用清水冲洗3遍；将该生物膜放入密闭容器，先通入20mg/L臭氧30min，然后再120℃蒸汽灭活15min；将阳离子染料废水的pH值调至7.5，将该生物膜加入到阳离子染料废水，在不断曝气下吸附45min，沉淀出水。
实施例4：
量取5升化粪池污水倒入水池，加入全脂奶粉900mg、面粉3200mg、KH2PO4100mg和Na2SO42000mg，搅拌均匀，将富营养污水混合液的pH值调至6.8；收集生物滤池脱落的生物膜，用清水冲洗2遍，称取2Kg生物膜(含水率平均按95％计算)和15g膨润土加入富营养污水混合液中，曝气7.5h，然后取出生物膜，用清水冲洗3遍；将该生物膜放入密闭容器，先通入12mg/L臭氧21min，然后再120℃蒸汽灭活13min；将阳离子染料废水的pH值调至7.1，将该生物膜加入到阳离子染料废水，在不断曝气下吸附55min，沉淀出水。
实施例5：
量取5升化粪池污水倒入水池，加入全脂奶粉600mg、面粉2900mg、KH2PO4110mg和Na2SO42200mg，搅拌均匀，将富营养污水混合液的pH值调至7.3；收集生物滤池脱落的生物膜，用清水冲洗3遍，称取2Kg生物膜(含水率平均按95％计算)和18g膨润土加入富营养污水混合液中，曝气6h，然后取出生物膜，用清水冲洗2遍；将该生物膜放入密闭容器，先通入14mg/L臭氧22min，然后再120℃蒸汽灭活14min；将阳离子染料废水的pH值调至7.2，将该生物膜加入到阳离子染料废水，在不断曝气下吸附46min，沉淀出水。
Claims (6)
1.一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法，其特征在于该改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法包括以下步骤：
⑴称量化粪池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4、Na2SO4，将化粪池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4和Na2SO4放入容器内混合均匀制备成富营养污水混合液，调节该富营养污水混合液的pH值；
⑵收集生物滤池脱落的生物膜，在经清水冲洗后的生物膜内加入膨润土，将加有膨润土的生物膜放入富营养污水混合液中曝气，曝气结束后取出生物膜，用清水冲洗经曝气的生物膜；
⑶将该经冲洗后的生物膜放入密闭容器内，先往该装有生物膜的密闭容器内通入臭氧，然后用高温蒸汽灭活处理，经灭活处理后得到已活化改性的生物膜；
⑷调节阳离子染料废水的pH值，将已活化改性的生物膜加入到该阳离子染料废水中，在曝气下吸附该阳离子染料废水中的阳离子，吸附结束后沉淀出水。
2.根据权利要求1所述的一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法，其特征在于在步骤⑴中，化粪池污水、全脂奶粉、面粉、KH2PO4和Na2SO4的配比是：在1升化粪池污水中，全脂奶粉100～200mg、面粉500～1000mg、KH2PO415～25mg、Na2SO4350～500mg。
3.根据权利要求1或2所述的一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法，其特征在于在步骤⑴中，调节富营养污水混合液的pH值为6.5～8.5。
4.根据权利要求1或2所述的一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法，其特征在于在步骤⑵中，所收集的生物滤池脱落的生物膜用清水冲洗2～3遍后，按质量比生物膜:膨润土＝10:(1～2)加入膨润土，放入富营养污水混合液中曝气5～8h，然后取出生物膜，用清水冲洗2～3遍。
5.根据权利要求1或2所述的一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法，其特征在于在步骤⑶中，先往该装有生物膜的密闭容器内通入臭氧20～30min，然后再120℃蒸汽灭活10～15min。
6.根据权利要求1或2所述的一种改性生物滤池脱落生物膜处理阳离子染料废水的方法，其特征在于在步骤⑷中，将阳离子染料废水的pH值调至7.0～7.5，将已活化改性的生物膜加入到阳离子染料废水，在不断曝气下吸附45～60min，沉淀出水。
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