CN106495391B - 一种发酵母液处理硫矿废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硫矿废水治理技术，具体涉及一种发酵母液处理硫矿废水的方法，在矿山废水中加入活性炭进行搅拌、过滤，获得颗粒物沉淀和液体；将液体转入铺设水稻秸秆的沉淀池中，升温至30‑60℃，加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液进行搅拌3‑8h，静置5‑10h后，加入浓度为20‑30％的缓冲溶液进行搅拌20‑40min后，过滤，获得氢氧化铁胶体和滤液；调整滤液温度为42‑50℃时，加入硫酸盐还原菌发酵母液，密封静置至COD浓度为2.8‑3.0g/L，过滤，获得PbS，再密封静置至COD浓度为1.3‑1.6g/L，过滤，获得CuS和偏铝酸盐液体；本发明具有重金属去除率高、易回收、成本低、无污染的优点。
Description
技术领域
本发明涉及硫矿废水治理技术，具体涉及一种发酵母液处理硫矿废水的方法。
背景技术
硫矿废水来源于硫矿在开采、运输、废石排放、尾矿贮存过程中经空气和菌的氧化作用形成含高浓度硫酸盐、重金属离子的液体。通常处理方法为石灰乳中和法，使得重金属离子以氢氧化物沉淀出来，此法操作简单，易实现重金属分离，但石灰用量较大，进而增高了处理成本，重金属分离效果较差，重金属去除率约60％，同时，产生大量硫酸钙，给环境带来潜在的二次污染风险。
因此，许多研究者试图寻找新的处理方法，比如，人工湿地法、微生物法。其中，人工湿地法采用天然的泥炭藓沼泽地处理硫矿废水，处理费约为9元/m3，处理成本较低，但硫化氢回收不彻底，以气态形式排入空气后，造成空气污染；微生物法重金属回收率高，但条件苛刻，添加物多，成本高，重金属单独分离效果不佳。
为此，本方法人多年从事矿产工作，结合矿山废水治理技术，为硫矿废水的治理提供一种新的选择方向。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供一种重金属提取率高、成本低、无污染、易操作的矿山废水处理方法。
具体通过以下技术方案得以实现的：
一种发酵母液处理硫矿废水的方法，其步骤为：
(1)在矿山废水中加入活性炭进行搅拌0.5-1h，搅拌转速为60-120r/min，过滤，获得颗粒物沉淀和液体；
(2)将步骤(1)的液体转入铺设水稻秸秆的沉淀池中，升温至30-60℃，加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液进行搅拌3-8h，搅拌转速为30-60r/min，静置5-10h后，加入浓度为20-30％的缓冲溶液进行搅拌20-40min后，过滤，获得氢氧化铁胶体和滤液；
(3)调整滤液温度为42-50℃时，加入硫酸盐还原菌发酵母液，密封静置至COD浓度为2.8-3.0g/L，过滤，获得PbS，再密封静置至COD浓度为1.3-1.6g/L，过滤，获得CuS和偏铝酸盐液体。
所述的加入活性炭，加入量为矿山废水的0.05-0.2。
所述的铺设水稻秸秆，其水稻秸秆与硫矿废水的重量体积比为0.2:1。
所述的加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液，加入量为矿山废水的1/20-1/15。
所述的氧化亚铁硫杆菌发酵母液，其制备方法为：将清水、占清水量1-2％的红糖、占清水量0.01-0.05％的尿素混合均匀制成培养液，再按108 cfu/L溶液接种氧化亚铁硫杆菌，在温度为30-50℃下，进行好氧发酵6-9天。
所述的加入缓冲溶液，加入量为矿山废水的1/20-1/18。
所述的缓冲溶液为氨水、磷酸二氢铵按体积比为5:1混合制成。
所述的加入硫酸盐还原菌发酵母液，加入量为矿山废水的1/15-1/10。
所述的硫酸盐还原菌发酵母液，其制备方法为：将琼脂和石蜡按重量比为2-6:1进行熔融后，用清水稀释至70-80％，按108 cfu/L溶液接种硫酸盐还原菌，在温度为42-50℃下，进行厌氧发酵至pH为9-10。
本发明的有益效果
本发明利用活性炭进行简单清洗，除去粉尘及易吸附颗粒，结合氧化亚铁硫杆菌发酵母液的催化性和氧化性并结合温度、搅拌转速及时间控制，其中，搅拌转速有利于改变物质结构，温度的控制使得发酵母液在不失活性的情况下，有利于化学平衡的正向运行，使得Fe2+氧化生成Fe3+，并使废液中的硫生成硫酸根，通过缓冲溶液和反应条件控制，使得铁离子、锌离子析出，再结合硫酸盐还原菌，使得硫酸根还原成S2-，结合反应参数的控制，随着COD的浓度梯度下，依次析出铅、铜，通过传统的废液检测方法，对实施例中处理前后的硫矿废水进行检测，发现，铁的平均去除率为93％以上，铜的平均去除率为99％以上，锌的平均去除率为99％以上，铅的平均去除率为90％以上，堪比微生物法的去除率，远胜中和法去除率，其中，中和法的铁、铜、锌、铅的平均去除率均约为62％，由此得出：本发明具有重金属分离率高且可单独分离，易回收，成本低，无污染的优点。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种发酵母液处理硫矿废水的方法，其步骤为：
(1)在矿山废水中加入活性炭进行搅拌0.5-1h，搅拌转速为60-120r/min，过滤，获得颗粒物沉淀和液体；
(2)将步骤(1)的液体转入铺设水稻秸秆的沉淀池中，升温至30-60℃，加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液进行搅拌3-8h，搅拌转速为30-60r/min，静置5-10h后，加入浓度为20-30％的缓冲溶液进行搅拌20-40min后，过滤，获得氢氧化铁胶体和滤液；
(3)调整滤液温度为50℃时，加入硫酸盐还原菌发酵母液，密封静置至COD浓度为3.0g/L，过滤，获得PbS，再密封静置至COD浓度为1.5g/L，过滤，获得CuS和偏铝酸盐液体。
所述的加入活性炭，加入量为矿山废水体积的0.1。
所述的加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液，加入量为矿山废水体积的1/15。
所述的氧化亚铁硫杆菌发酵母液，其制备方法为：将清水、占清水量1-2％的红糖、占清水量0.03％的尿素混合均匀制成培养液，再按108 cfu/L溶液接种氧化亚铁硫杆菌，在温度为30℃下，进行好氧发酵9天。
所述的加入缓冲溶液，加入量为矿山废水体积的1/20。
所述的缓冲溶液为氨水、磷酸二氢铵按体积比为5:1混合制成。
所述的加入硫酸盐还原菌发酵母液，加入量为矿山废水体积的1/15。
所述的硫酸盐还原菌发酵母液，其制备方法为：将琼脂和石蜡按重量比为6:1进行熔融后，用清水稀释至75％，按108 cfu/L溶液接种硫酸盐还原菌，在温度为50℃下，进行厌氧发酵至pH为9.8。
实施例2
一种发酵母液处理硫矿废水的方法，其步骤为：
(1)在矿山废水中加入活性炭进行搅拌0.9h，搅拌转速为80r/min，过滤，获得颗粒物沉淀和液体；
(2)将步骤(1)的液体转入铺设水稻秸秆的沉淀池中，升温至50℃，加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液进行搅拌5h，搅拌转速为55r/min，静置8h后，加入浓度为25％的缓冲溶液进行搅拌35min后，过滤，获得氢氧化铁胶体和滤液；
(3)调整滤液温度为44℃时，加入硫酸盐还原菌发酵母液，密封静置至COD浓度为2.8g/L，过滤，获得PbS，再密封静置至COD浓度为1.3g/L，过滤，获得CuS和偏铝酸盐液体。
所述的加入活性炭，加入量为矿山废水体积的0.2。
所述的加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液，加入量为矿山废水体积的1/15。
所述的氧化亚铁硫杆菌发酵母液，其制备方法为：将清水、占清水量2％的红糖、占清水量0.02％的尿素混合均匀制成培养液，再按108 cfu/L溶液接种氧化亚铁硫杆菌，在温度为45℃下，进行好氧发酵7天。
所述的加入缓冲溶液，加入量为矿山废水体积的1/19。
所述的缓冲溶液为氨水、磷酸二氢铵按体积比为5:1混合制成。
所述的加入硫酸盐还原菌发酵母液，加入量为矿山废水体积的1/13。
所述的硫酸盐还原菌发酵母液，其制备方法为：将琼脂和石蜡按重量比为6:1进行熔融后，用清水稀释至80％，按108 cfu/L溶液接种硫酸盐还原菌，在温度为44℃下，进行厌氧发酵至pH为9.5。
实施例3
一种发酵母液处理硫矿废水的方法，其步骤为：
(1)在矿山废水中加入活性炭进行搅拌0.4h，搅拌转速为80r/min，过滤，获得颗粒物沉淀和液体；
(2)将步骤(1)的液体转入铺设水稻秸秆的沉淀池中，升温至65℃，加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液进行搅拌3-8h，搅拌转速为40r/min，静置8h后，加入浓度为30％的缓冲溶液进行搅拌38min后，过滤，获得氢氧化铁胶体和滤液；
(3)调整滤液温度为42℃时，加入硫酸盐还原菌发酵母液，密封静置至COD浓度为3.0g/L，过滤，获得PbS，再密封静置至COD浓度为1.6g/L，过滤，获得CuS和偏铝酸盐液体。
所述的加入活性炭，加入量为矿山废水体积的0.08。
所述的加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液，加入量为矿山废水体积的1/18。
所述的氧化亚铁硫杆菌发酵母液，其制备方法为：将清水、占清水量1.2％的红糖、占清水量0.01％的尿素混合均匀制成培养液，再按108 cfu/L溶液接种氧化亚铁硫杆菌，在温度为48℃下，进行好氧发酵7天。
所述的加入缓冲溶液，加入量为矿山废水体积的1/19。
所述的缓冲溶液为氨水、磷酸二氢铵按体积比为5:1混合制成。
所述的加入硫酸盐还原菌发酵母液，加入量为矿山废水体积的1/15。
所述的硫酸盐还原菌发酵母液，其制备方法为：将琼脂和石蜡按重量比为5:1进行熔融后，用清水稀释至75％，按108 cfu/L溶液接种硫酸盐还原菌，在温度为42℃下，进行厌氧发酵至pH为10。
实施例4
一种发酵母液处理硫矿废水的方法，其步骤为：
(1)在矿山废水中加入活性炭进行搅拌0.5h，搅拌转速为80r/min，过滤，获得颗粒物沉淀和液体；
(2)将步骤(1)的液体转入铺设水稻秸秆的沉淀池中，升温至35℃，加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液进行搅拌4h，搅拌转速为35r/min，静置6h后，加入浓度为25％的缓冲溶液进行搅拌25min后，过滤，获得氢氧化铁胶体和滤液；
(3)调整滤液温度为52℃时，加入硫酸盐还原菌发酵母液，密封静置至COD浓度为2.9g/L，过滤，获得PbS，再密封静置至COD浓度为1.5g/L，过滤，获得CuS和偏铝酸盐液体。
所述的加入活性炭，加入量为矿山废水体积的0.23。
所述的加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液，加入量为矿山废水体积的1/16。
所述的氧化亚铁硫杆菌发酵母液，其制备方法为：将清水、占清水量2％的红糖、占清水量0.3％的尿素混合均匀制成培养液，再按108 cfu/L溶液接种氧化亚铁硫杆菌，在温度为52℃下，进行好氧发酵9天。
所述的加入缓冲溶液，加入量为矿山废水体积的1/20。
所述的缓冲溶液为氨水、磷酸二氢铵按体积比为5:1混合制成。
所述的加入硫酸盐还原菌发酵母液，加入量为矿山废水体积的1/12。
所述的硫酸盐还原菌发酵母液，其制备方法为：将琼脂和石蜡按重量比为3:1进行熔融后，用清水稀释至72％，按108 cfu/L溶液接种硫酸盐还原菌，在温度为52℃下，进行厌氧发酵至pH为10。
实施例5
一种发酵母液处理硫矿废水的方法，其步骤为：
(1)在矿山废水中加入活性炭进行搅拌0.6h，搅拌转速为100r/min，过滤，获得颗粒物沉淀和液体；
(2)将步骤(1)的液体转入铺设水稻秸秆的沉淀池中，升温至57℃，加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液进行搅拌5h，搅拌转速为50r/min，静置7h后，加入浓度为28％的缓冲溶液进行搅拌32min后，过滤，获得氢氧化铁胶体和滤液；
(3)调整滤液温度为45℃时，加入硫酸盐还原菌发酵母液，密封静置至COD浓度为3.0g/L，过滤，获得PbS，再密封静置至COD浓度为1.4g/L，过滤，获得CuS和偏铝酸盐液体。
所述的加入活性炭，加入量为矿山废水体积的0.1。
所述的加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液，加入量为矿山废水体积的1/21。
所述的氧化亚铁硫杆菌发酵母液，其制备方法为：将清水、占清水量1.5％的红糖、占清水量0.02％的尿素混合均匀制成培养液，再按108 cfu/L溶液接种氧化亚铁硫杆菌，在温度为43℃下，进行好氧发酵9天。
所述的加入缓冲溶液，加入量为矿山废水体积的1/18。
所述的缓冲溶液为氨水、磷酸二氢铵按体积比为5:1混合制成。
所述的加入硫酸盐还原菌发酵母液，加入量为矿山废水体积的1/9。
所述的硫酸盐还原菌发酵母液，其制备方法为：将琼脂和石蜡按重量比为1:1进行熔融后，用清水稀释至83％，按108 cfu/L溶液接种硫酸盐还原菌，在温度为45℃下，进行厌氧发酵至pH为11。
Claims (1)
1.一种发酵母液处理硫矿废水的方法，其特征在于，其步骤为：
(1)在矿山废水中加入活性炭进行搅拌0.5-1h，搅拌转速为60-120r/min，过滤，获得颗粒物沉淀和液体；
(2)将步骤(1)的液体转入铺设水稻秸秆的沉淀池中，升温至30-60℃，加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液进行搅拌3-8h，搅拌转速为30-60r/min，静置5-10h后，加入浓度为20-30％的缓冲溶液进行搅拌20-40min后，过滤，获得氢氧化铁胶体和滤液；
(3)调整滤液温度为42-50℃时，加入硫酸盐还原菌发酵母液，密封静置至COD浓度为2.8-3.0g/L，过滤，获得PbS，再密封静置至COD浓度为1.3-1.6g/L，过滤，获得CuS和偏铝酸盐液体；
所述的加入活性炭，加入量为矿山废水质量的0.05-0.2；
所述的加入氧化亚铁硫杆菌发酵母液，加入量为矿山废水质量的1/20-1/15；
所述的加入缓冲溶液，加入量为矿山废水质量的1/20-1/18；
所述的加入硫酸盐还原菌发酵母液，加入量为矿山废水质量的1/15-1/10；
所述的氧化亚铁硫杆菌发酵母液，其制备方法为：将清水、占清水质量1-2％的红糖、占清水质量0.01-0.05％的尿素混合均匀制成培养液，再按108cfu/L溶液接种氧化亚铁硫杆菌，在温度为30-50℃下，进行好氧发酵6-9天；
所述的缓冲溶液为氨水、磷酸二氢铵按体积比为5:1混合制成；
所述的硫酸盐还原菌发酵母液，其制备方法为：将琼脂和石蜡按重量比为2-6:1进行熔融后，用清水稀释至70-80％，按108cfu/L溶液接种硫酸盐还原菌，在温度为42-50℃下，进行厌氧发酵至pH为9-10。
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