CN106745791A - 含锰废水处理装置及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种含锰废水处理装置及处理方法，该含锰废水处理装置包括苦草处理池，苦草处理池的苦草覆盖面积为65％以上。上述含锰废水处理装置，结构简单，利用苦草对含锰废水中的锰进行富集，能大幅去除废水中的锰离子，成本较低，并且不会造成二次污染。同时也能除去污水中的总氮、总磷以及显著提升水体的溶解氧含量和透明度。

Description

含锰废水处理装置及处理方法
技术领域
本发明涉及水体重金属污染处理领域，特别是涉及含锰废水处理装置及处理方法。
背景技术
重金属对环境的污染，最终将通过食物链或是饮用水危害人类的健康。锰(Mn)作为一种生物毒性较大的重金属元素之一，能对人的生殖系统、肝脏、心血管系统及免疫系统造成比较严重的影响。近些年来，由于自然释放、采矿、冶金、化工等工业产生的大量含锰“三废”及农业生产中一些含锰产品的应用已经影响到土壤、水体和空气的环境质量，使得水环境中锰的含量日趋升高。与其它重金属类似，进入水体的锰不能自然降解或被微生物分解，往往在水中或沉积到水域底部。
处理水体重金属污染的方法有很多，如沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离技术等，但这些常规的物理、化学方法处理成本高，并易造成二次污染，限制了其应用。
发明内容
基于此，有必要针对现有的含锰废水处理方法处理成本高、容易造成二次污染的问题，提供一种含锰废水处理装置及处理方法。
一种含锰废水处理装置，含锰废水处理装置包括苦草处理池，苦草处理池的苦草覆盖面积为65％以上。
进一步地，苦草处理池中设有多个隔板，多个隔板将苦草处理池隔离形成弯折并贯穿苦草处理池的废水流道，优选隔板均匀设置，隔板之间的距离为30～100cm。
进一步地，隔板为可透光的隔板。
进一步地，苦草处理池的深度为0.45～0.65米，苦草的高度为10厘米以上。
进一步地，苦草处理池的底部包括厚度为6～10厘米的细沙层，细沙层按每平方米拌入0.2至0.4千克的量拌入腐殖土，形成种植苦草的养殖层。
进一步地，苦草处理池包括第一处理池和第二处理池，第一处理池和第二处理池与用于导入含锰废水的进水管连接，且通过控制开关择一与进水管导通。优选第一处理池和第二处理池两侧设有用于将溢出的废水返回的溢流槽。
一种含锰废水处理方法，包括以下步骤：
调节含锰废水的pH值为7～8后，引入上述的含锰废水处理装置中。
控制含锰废水在苦草处理池中的水力停留时间大于2小时。
进一步地，通过加入石灰水调节含锰废水的pH值。
进一步地，含锰废水的高度不高于苦草的高度。
进一步地，含锰废水在苦草处理池中的水力停留时间为3～5小时。
上述含锰废水处理装置，结构简单，利用苦草对含锰废水中的锰进行富集，能大幅降低废水中的锰离子浓度，成本较低，并且不会造成二次污染。同时也能有效除去污水中的总氮、总磷以及显著提升水体的溶解氧含量和透明度。
附图说明
图1为一实施方式的含锰废水处理装置的结构示意图；
图2为另一实施方式的含锰废水处理装置的结构示意图。
附图标记：100、隔板；200、第一处理池；300、第二处理池；400、进水管；500、溢流槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
一种含锰废水处理装置，参照图1～2，含锰废水处理装置包括苦草处理池，苦草处理池的苦草覆盖面积为65％以上。
苦草又称扁担草、蓼萍草、水韭菜等，水鳖科苦草属，为多年生无茎沉水草本，有匍匐茎，是典型的沉水植物。苦草一般生长在水深不超过透明度好、游泥深厚、水流缓慢的河流、湖泊等水域。苦草在水底分布蔓延的速度很快，通常株苦草年可形成1～3m2的群丛。苦草的球茎一般具有2个芽，萌芽生长略早于种子，生长的植株壮实，分蘖时间也较早。
苦草可以从野外获取种苗直接移植到池中或室内培养增繁后再移植到池中。将苦草种植于苦草处理池底，引入含锰废水。含锰废水在苦草处理池中停留一段时间，利用苦草对含锰废水中的锰进行富集，能有效降低废水中的锰离子浓度。
上述含锰废水处理装置，结构简单，利用苦草对含锰废水中的锰进行富集，能大幅降低废水中的锰离子，成本较低，并且不会造成二次污染。同时也能有效降低污水中的总氮、总磷、氨氮及化学需氧量，以及显著提升溶解氧的含量和水体的透明度。
进一步地，参照图1～2，苦草处理池中设有多个隔板100，多个隔板100将苦草处理池隔离形成弯折并贯穿苦草处理池的废水流道，优选隔板100均匀设置，隔板100之间的距离为30～100cm。
隔板100在苦草处理池中隔离形成废水流道，起到导流作用，同时充分利用了苦草处理池的空间。废水流道在苦草处理池中多处弯折，如可呈现S型，含锰废水从一侧流向另一侧后再折回该侧。经多处折返流动后，流出苦草处理池。该设计在不增加苦草处理池面积的情况下，延长了含锰废水的流动距离，因而延长了其在苦草处理池的停留时间，从而提高了水力停留时间。并且废水流道的宽度相对较窄，在某一段废水流道的同一横截面上，含锰废水各处的流速相近。因此各处含锰废水的水力停留时间相近，可更好的处理含锰废水，避免某处流速过快，造成该处废水处理效果较差。优选地，隔板100之间的距离为30～100cm，废水流道的宽度为30～100cm。
进一步地，参照图1～2，隔板100为可透光的隔板100。可透光的隔板100可以为透明玻璃板或透明塑料板。可透光的隔板100可避免或减弱隔板100的遮挡对苦草光合作用的影响，防止苦草死亡、降低生长速度从而降低对含锰废水的处理能力。
进一步地，苦草处理池的深度为0.45～0.65米，苦草的高度为10厘米以上。当苦草的高度为10厘米时，且苦草覆盖面积达到为65％即可开始处理含锰废水。苦草一般可生长至30～40厘米高，当其高度越高，处理含锰废水能力越强。苦草处理池的设计余量较大，可防止含锰废水的水量波动，从苦草处理池中溢出。
进一步地，苦草处理池的底部包括厚度为6～10厘米的细沙层，细沙层按每平方米拌入0.2至0.4千克的量拌入腐殖土，形成种植苦草的养殖层。该条件下，苦草的生长情况较好。
进一步地，参照图1～2，苦草处理池包括第一处理池200和第二处理池300，第一处理池200和第二处理池300与用于导入含锰废水的进水管400连接，且通过控制开关择一与进水管400导通。优选第一处理池200和第二处理池300两侧设有用于将溢出的废水返回的溢流槽500。
参照图1，将第一处理池200或第二处理池300中的一个作为当前处理池，另一个作为备用池。当前处理池为导通状态，备用池为关闭状态。对当前处理池中的出水水质进行监测，当锰超标时，立即启用备用池，关闭当前处理池并对其中的苦草进行收割集中处理，重新种植新的苦草等待下一次应用。
同时，参照图2，为防止溢出，第一处理池200和第二处理池300两侧设有溢流槽500。溢流槽500通向第一处理池200和第二处理池300的进水处，将溢出的废水返回至第一处理池200和第二处理池300中。
一种含锰废水处理方法，包括以下步骤：
将含锰废水引入上述的含锰废水处理装置中，并调节含锰废水的pH值为7～8。
控制含锰废水在苦草处理池中的水力停留时间大于2小时。
苦草生长到一定高度时，即具有一定处理含锰废水的能力，此时即可引入含锰废水进行处理。与此同时，苦草可继续生长。pH值为7～8的含锰废水，苦草在此条件下生长比较好，同时调节pH值可以先预除去一部分的Mn离子，从而更好的降低锰离子浓度。苦草最适宜的生长pH值在pH 6.5-8，苦草对锰的吸收会随pH的升高有所增加，pH值略偏碱性(7～8)有利提高苦草对锰的吸收，但是再提高pH(>8)对苦草生长不利，所以进苦草处理池的废水pH最好不要超过8。
进一步地，通过加入石灰水调节含锰废水的pH值。石灰来源广，廉价，可降低成本。
进一步地，含锰废水的高度不高于苦草的高度。池中废水的深度不超过苦草的高度为宜，以防废水直接从苦草上面流过，从而影响去除效果。
进一步地，含锰废水在苦草处理池中的水力停留时间为3～5小时。水力停留时间为3小时时，锰离子的去除率已达到88.21。理论上水力停留时间越长越好，然而随着水力停留时间的增加，锰离子去除效果的增加与时间、经济成本增加的比值越来越低。因此运行的时间及经济成本考虑的可优选为3～5小时。
实施例1
(1)建深0.6m左右的并行污水处理池2个，池底覆盖6～10cm的细沙，并按每平方米拌入0.2至0.4千克腐殖土，搅拌均匀。再往处理池中注入深0.3m左右的天然水，并种上苦草。
(2)测定需要处理的废水中锰的浓度及pH值，本实施例中废水中锰浓度测定的具体数值为101.25mg/L，水体pH值为5.6。因本实施例中废水pH＝5.6<7.5，故往废水加入适量的石灰水进行调节，保证进入处理池的废水pH值为7。
(3)等苦草长到10cm左右，即可引入经步骤(2)处理的含锰废水。池中以有机玻璃等透明材料做隔板，让水以S形通过处理池，保证废水在池中水力停留时间为2小时。
实施例2
(1)建深0.6m左右的并行污水处理池1个，池底覆盖6～10cm的细沙，并按每平方米拌入0.2至0.4千克腐殖土，搅拌均匀。再往处理池中注入深0.3m左右的天然水，并种上苦草。
(2)测定需要处理的废水中锰的浓度及pH值，本实施例中废水中锰浓度测定的具体数值为101.25mg/L，水体pH值为5.6。因本实施例中废水pH＝5.6<7.5，故往废水加入适量的石灰水进行调节，保证进入处理池的废水pH值为7.5。
(3)等苦草长到10cm左右，即可引入经步骤(2)处理的含锰废水。池中以有机玻璃等透明材料做隔板，让水以S形通过处理池，保证废水在池中水力停留时间为3小时。
实施例3
(1)建深0.6m左右的并行污水处理池1个，池底覆盖6～10cm的细沙，并按每平方米拌入0.2至0.4千克腐殖土，搅拌均匀。再往处理池中注入深0.3m左右的天然水，并种上苦草。
(2)测定需要处理的废水中锰的浓度及pH值，本实施例中废水中锰浓度测定的具体数值为101.25mg/L，水体pH值为5.6。因本实施例中废水pH＝5.6<7.5，故往废水加入适量的石灰水进行调节，保证进入处理池的废水pH值为7.5。
(3)等苦草长到10cm左右，即可引入经步骤(2)处理的含锰废水。池中以有机玻璃等透明材料做隔板，让水以S形通过处理池，保证废水在池中水力停留时间为4小时。
实施例4
(1)建深0.6m左右的并行污水处理池2个，池底覆盖6～10cm的细沙，并按每平方米拌入0.2至0.4千克腐殖土，搅拌均匀。再往处理池中注入深0.3m左右的天然水，并种上苦草。
(2)测定需要处理的废水中锰的浓度及pH值，本实施例中废水中锰浓度测定的具体数值为101.25mg/L，水体pH值为5.6。因本实施例中废水pH＝5.6<7.5，故往废水加入适量的石灰水进行调节，保证进入处理池的废水pH值为8。
(3)等苦草长到10cm左右，即可引入经步骤(2)处理的含锰废水。池中以有机玻璃等透明材料做隔板，让水以S形通过处理池，保证废水在池中水力停留时间为5小时。
取实施例1～4的出水，采用火焰原子吸收分光光度法测定其中Mn的浓度，锰离子的去除效果如表1所示。
表1 锰离子运行效果表
取实施例1～4的出水，测定其中COD、总氮、总磷以及水体的透明度情况。其中COD采用酸性重铬酸钾法，TN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、TP采用钼酸铵分光光度法、透明度采用塞氏圆盘法进行测定。具体数据如表2所示。
表2 COD、总氮、总磷、透明度运行效果表
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种含锰废水处理装置，其特征在于，所述含锰废水处理装置包括苦草处理池，所述苦草处理池的苦草覆盖面积为65％以上。
2.权利要求1所述的含锰废水处理装置，其特征在于，所述苦草处理池中设有多个隔板，所述多个隔板将所述苦草处理池隔离形成弯折并贯穿所述苦草处理池的废水流道，优选所述隔板均匀设置，所述隔板之间的距离为30～100cm。
3.权利要求2所述的含锰废水处理装置，其特征在于，所述隔板为可透光的隔板。
4.权利要求1所述的含锰废水处理装置，其特征在于，所述苦草处理池的深度为0.45～0.65米，所述苦草的高度为10厘米以上。
5.权利要求1所述的含锰废水处理装置，其特征在于，所述苦草处理池的底部包括厚度为6～10厘米的细沙层，所述细沙层按每平方米拌入0.2至0.4千克的量拌入腐殖土，形成种植所述苦草的养殖层。
6.权利要求1～5中任一项所述的含锰废水处理装置，其特征在于，所述苦草处理池包括第一处理池和第二处理池，所述第一处理池和所述第二处理池与用于导入含锰废水的进水管连接，且通过控制开关择一与所述进水管导通；优选所述第一处理池和第二处理池两侧设有用于将溢出的废水返回的溢流槽。
7.一种含锰废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
调节含锰废水的pH值为7～8后，引入权利要求1～6中任一项所述的含锰废水处理装置中；
控制所述含锰废水在所述苦草处理池中的水力停留时间大于2小时。
8.根据权利要求7所述的含锰废水处理方法，其特征在于，通过加入石灰水调节所述含锰废水的pH值。
9.根据权利要求7所述的含锰废水处理方法，其特征在于，所述含锰废水的高度不高于所述苦草的高度。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的含锰废水处理方法，其特征在于，所述含锰废水在所述苦草处理池中的水力停留时间为3～5小时。
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