CN106957078B - 一种基于铁氧化细菌的光催化半导体硫化矿降解选矿废水残余药剂的方法 - Google Patents

一种基于铁氧化细菌的光催化半导体硫化矿降解选矿废水残余药剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于铁氧化细菌的光催化半导体硫化矿降解选矿废水残余药剂的方法。半导体硫化矿经可见光照射可催化产生光生电子与光生空穴，选矿废水中的残余药剂能被光生空穴氧化分解，达到降低废水COD值的目的。铁氧化细菌能够将硫化矿中Fe2+氧化为Fe3+，光生电子与Fe3+作用将其还原为Fe2+，从而减少光生电子与光生空穴的复合，增加光生空穴氧化分解选矿药剂的效率，能显著下降COD值，其下降率最高可达到98.2 %。本发明方法所需仪器设备简单，能增加尾矿的二次利用，为选矿废水残余药剂的处理提供了一个新的途径。

Description

一种基于铁氧化细菌的光催化半导体硫化矿降解选矿废水残 余药剂的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种基于铁氧化细菌的光催化半导体硫化矿降解选矿废水残余药剂的方法。
背景技术
矿山废水含有大量的浮选药剂（如捕收剂、起泡剂、抑制剂和调整剂等），这类物质极难降解，排放到环境中对附近的地下水、河流、耕地等易造成潜在的长期性污染，直接回用后影响导致精矿跑槽，产率增加，品位下降。为了治理矿山废水，研究者们探索了大量的研究方法，这些方法主要有物理、化学、生物、人工湿地等方法。虽然这些方法都取得了一定的效果，但是各自都存在着不足，制约了其发展。物理法工艺简单，处理效果好，但其主要是将污染物转移，不能使其彻底降解；化学方法中沉淀法、臭氧氧化成本较高，芬顿方法则会造成二次污染，漂白粉氧化只适应于低浓度浮选药剂的处理；生物法降解不仅对环境友好，经济节约且对低浓度的黄药废水处理有较好的效果，但是生物法处理需要时间长，对黄药的降解并不彻底，且处理过程中产生的CS2不能继续被微生物利用而有可能转化为其他微生物难以降解的物质造成二次污染；人工湿地法占地面积大，废水运输难度大，处理周期长，也难以满足要求。
因此，探寻其它先进有效、成本较低的处理技术来处理选矿废水则显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述原有技术的不足，发明了一种基于铁氧化细菌的光催化半导体硫化矿降解选矿废水残余药剂的方法，此方法成本低廉，且对环境无二次污染，能明显降低选矿废水的COD值。
本发明提供的技术方案是：
一种基于铁氧化细菌的光催化半导体硫化矿降解选矿废水的方法，包括以下步骤：
（1）将所述的铁氧化细菌先在添加了选矿药剂的培养基中进行驯化，直至铁氧化细菌能够耐受以完成驯化，并接种至生物反应器中；
（2）将选矿废水加酸进行预调至 pH值为2~5；
（3）利用废水泵将预调废水泵入到步骤（1）中的生物反应器中；
（4）在可见光照射存在的条件下对废水残余药剂进行处理；
（5）将COD值达标的废水通入到沉淀池，加碱溶液，调pH值为6~9，除去沉淀，得到净化水可安全排放或二次回收利用；
所述步骤（1）或（3）中完成驯化的铁氧化细菌再经活化后接种于生物反应器中，培养至细胞浓度为10^8至10^9 cells/ml。
优选地，所述步骤（2）或（4）中调节选矿废水pH值的酸溶液为H2SO4、HCl的一种或两种混合，，碱溶液为NaOH、NaHCO3中的一种或两者混合。优选地， 所述步骤（3）中的生物反应器温度25~40 ℃，光照强度为3000~8500 lux。
上述的方法，优选地，所述半导体硫化矿物选自黄铜矿、黄铁矿、或斑铜矿。
上述的方法，优选地，所述的铁氧化细菌选自氧化亚铁硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、氧化亚铁微螺菌、铁杆菌、硫杆菌类型嗜热铁氧化菌其中的一种或混合菌群；所述的选矿药剂包括选自捕收剂黄药、黑药、乙硫氮，和选自起泡剂松醇油、油酸。
上述的方法，优选地，步骤（1）中的生物反应器温度25~40 ℃，光照强度为3000~8500 lux。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种能显著降低选矿废水COD值的方法，具有如下特点：本发明利用尾矿的半导体性质，采用细菌介导光催化降解浮选药剂。半导体硫化矿经光催化可产生氧化性的光生空穴与还原性的光生电子，选矿药剂被氧化性光生空穴氧化分解，以达到降低选矿废水COD值的目的。铁氧化细菌能够浸出硫化矿中Fe2+并将其氧化为Fe3+，Fe3+能促进选矿药剂氧化分解，且能够与还原性的光生电子作用并被还原为Fe2+，从而减少光生电子-空穴对的复合，增加氧化性光生空穴降解选矿药剂的效率。本发明方法中光催化剂来源广，成本低，尾矿得到了二次利用，具有设备简单，经济节约，无二次污染，环保等优点，并且使得选矿废水的COD含量显著下降，其下降率最高可达到98.2 %，为选矿废水残余药剂的处理提供了一个新的途径，因此本发明具有很好的实用性。本发明以期达到社会、经济、生态效益完美协调，可在矿业废水处理中推广。
附图说明
图1为本发明所述的基于铁氧化细菌的光催化半导体硫化矿降解选矿废水的方法实例的工艺流程图。
具体实施方式
以下实施实施方式旨在说明本发明的目的、技术方案与优点，而不是对本发明的限定。在该技术思路的条件下做适当模拟与推演，都应作为本发明提交的权利要求书所确定的保护范围。
实施例1
本实施例所述方法主要按以下步骤进行：
某选矿废水初始pH值为6.7，COD值为683.8 mg/L，将废水输入到预处理池，用工业浓硫酸调pH值至4，预处理后的废水经废水泵泵入到内壁装有光照设施的的生物反应器中，光照强度为8500 lux，开启反应器内的搅拌器，反应器内温度控制为30 ℃，在此条件下进行废水残余药剂的处理；取样检测处理后废水的COD值，经分析处理后废水COD值降低为21.7 mg/L，将处理后废水流入到沉淀池，加NaOH调pH至6，静置沉淀后排出上清液。
实施例2
本实施例所述方法主要按一下步骤进行：
某选矿废水初始pH值为7.2，COD值为952.7 mg/L，将废水输入到预处理池，用工业浓硫酸调pH值至4，预处理后的废水经废水泵泵入到内壁装有光照设施的的生物反应器中，光照强度为8500 lux，开启反应器内的搅拌器，反应器内温度控制为30 ℃，在此条件下进行废水残余药剂的处理；取样检测处理后废水的COD值，经分析处理后废水COD值为16.3mg/L，将处理后废水流入到沉淀池，加NaOH调pH至6，静置沉淀后排出上清液。

Claims (5)

1.一种基于铁氧化细菌的光催化半导体硫化矿降解选矿废水的方法，包括以下步骤：
（1）将所述的铁氧化细菌先在添加了选矿药剂的培养基中进行驯化，直至铁氧化细菌能够耐受以完成驯化，并接种至生物反应器中；
（2）将选矿废水加酸进行预调至 pH值为2~5；
（3）利用废水泵将预调废水泵入到步骤（1）中的生物反应器中；
（4）在可见光照射存在的条件下对废水残余药剂进行处理；
（5）将COD值达标的废水通入到沉淀池，加碱溶液，调pH值为6~9，除去沉淀，得到净化水可安全排放或二次回收利用；
所述步骤（1）中完成驯化的铁氧化细菌再经活化后接种于生物反应器中，培养至细胞浓度为10^8至10^9 cells/ml；
所述步骤（1）和（3）的生物反应器温度25~40 ℃，光照强度为3000~8500 lux。
2. 如权利要求1 所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）中调节选矿废水pH值的酸为H2SO4、HCl的一种或两种混合，步骤（5）中碱溶液为NaOH、NaHCO3中的一种或两者混合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述半导体硫化矿选自黄铜矿、黄铁矿、或斑铜矿。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的铁氧化细菌选自氧化亚铁硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、氧化亚铁微螺菌、铁杆菌、硫杆菌类型嗜热铁氧化菌其中的一种或混合菌群。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的选矿药剂包括捕收剂和起泡剂，捕收剂选自黄药、黑药、乙硫氮，起泡剂选自松醇油、油酸。
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