CN108423819A - 一种硫酸盐铬酸盐复合污染废水的处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硫酸盐铬酸盐复合污染废水的处理方法及装置，并在其中添加可生物降解餐盒作为作为电子供体、固体碳源和生物膜载体，属于处理矿山废水、电镀废水等工业废水技术领域。本发明的方法有效地将废水中硫酸盐还原成单质硫和硫化物沉淀，六价铬转化为无二次污染的三价铬并有效的固定，且有较强的抗冲击负荷的能力。本发明的废水处理方法，原材料便宜，装置简单，抗冲击负荷能力强，去除效果好。通过控制工艺条件，使得高硫酸盐及铬酸盐复合污染废水得到有效的治理。

Description

一种硫酸盐铬酸盐复合污染废水的处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种硫酸盐铬酸盐复合污染废水的处理方法及装置，并在其中添加可降解生物餐盒作为固体碳源和生物膜载体，属于处理矿山废水、电镀废水等工业废水技术领域。
背景技术
据调查表明，矿山开采、有色金属冶炼与加工、电镀、电解、制革、涂料、化纤以及固体废弃物脱毒等行业的废水具有废水COD值低、含高浓度的硫酸盐和可溶性的重金属离子Cr(VI)等特征。如何实现Cr(VI)和SO4 2-复合污染废水的有效治理是工业废水处理亟待解决的问题。
许多研究表明，通过微生物的降解作用可实现二者的共去除，在微生物降解过程中，硫酸盐可作为硫酸盐还原菌的电子受体从而得到有效去除，Cr(VI)可以利用微生物的胞外还原酶进行还原，也可以通过硫酸盐通道进入细胞体内进行还原。此外，Cr(VI)可以和硫酸盐的还原产物负二价硫发生反应，生成三价铬沉淀和单质硫，此过程的存在可以同时使硫酸盐和铬酸盐的去除朝正向进行，反应为化学反应，发生迅速，从而加强微生物的抗冲击负荷能力，实现二者的共去除。但无论是通过微生物降解硫酸盐还是Cr(VI)的生物还原都需要有机碳充当电子供体，传统的方法是添加溶解性碳源，但由于进水负荷的波动性使得碳源的投加量难以控制，从而造成污染物降解不彻底或出水COD过高。此外还存在还原的三价铬难以固定的问题，当它在环境中迁移重新进入水体，可能会造成二次污染。要解决这两个问题，提出了固相碳源技术，其可以缓慢持续释碳，且可作为生物膜载体，吸附固定一定量的铬。
现已有研究证明可降解生物餐盒(BMB)作为固体废弃物，其主要成分是半纤维素和纤维素成分，具有稳定的释碳能力，对Cr(VI)有一定的吸附能力，且可作为生物膜载体，通过络合或吸附作用固定Cr(III)。
发明内容
本发明提供了一种硫酸盐铬酸盐复合污染废水处理的方法，实现Cr(VI)和SO4 2-的共去除及还原产生的三价铬的有效固定。本发明的废水处理方法，原材料便宜，装置简单，抗冲击负荷能力强，去除效果好。
本发明的技术方案：
一种硫酸盐铬酸盐复合污染废水的处理方法，步骤如下：
(1)向硫酸盐铬酸盐复合污染废水中添加污泥，污泥接种浓度为5～15g/L，同时加入可生物降解餐盒作为电子供体、固体碳源和生物膜载体，间歇运行连续驯化，使污泥对生物膜载体进行有效挂膜，实时监测出水硫酸盐及硫离子浓度；
(2)将驯化后的污泥及挂膜的可生物降解餐盒投入厌氧填料床反应装置中，接种量为厌氧填料床反应装置有效容积的1/3～1/2，将硫酸盐铬酸盐复合污染废水曝N2 20min后由泵调控进入到厌氧填料床反应装置内，在连续模式下运行，反应温度为30～35℃，反应pH值为5.0～8.0，水力停留时间为10～24h；每1-2d检测一次厌氧填料床反应装置进水口及出水口水质；硫酸盐铬酸盐复合污染废水在污泥及生物膜的协同作用下，将硫酸盐转化为硫化物，再与Cr(VI)反应，生成Cr(OH)3和单质S，同时微生物本身吸附还原一定量的六价铬，并进一步固定在生物膜载体上，出水口出水，即完成水处理过程。
所述的硫酸盐浓度为1500～2500mg/L，Cr(VI)浓度小于120mg/L。
所述的可生物降解餐盒为富含纤维素类物质、合成类聚合物，作为电子供体、固体碳源和生物膜载体。根据可生物降解餐盒的消耗量，重新投入。
一种硫酸盐铬酸盐复合污染废水的处理装置，包括出水池、泵、厌氧填料床反应装置、气体收集池及出水池；厌氧填料床反应装置包括进水口、回流进水口、塑料网盘、液体取样口、回流出水口及固体取样口；厌氧填料床反应装置下端设有进水口和回流进水口，厌氧填料床反应装置1/3处设有固体取样口，厌氧填料床反应装置顶端处设有液体取样口；厌氧填料床反应装置内1/2处安置一个塑料网盘，防止可生物降解餐盒漂浮在水体表面，以至于不能和活性污泥充分接触挂膜。
进水池内的硫酸盐铬酸盐复合污染废水通过泵经进水口进入厌氧填料床反应装置，与污泥、生物膜混合接触后，经回流出水口通过泵再经回流进水口进入至厌氧填料床反应装置中，废水回流比为2:1，确保废水与生物膜充分接触，得到更充分的处理；反应后的液体通过顶端液体取样口溢流出水进入至出水池。
本发明的有益效果：本发明的方法有效地将废水中硫酸盐还原成单质硫和硫化物沉淀，六价铬转化为无二次污染的三价铬并有效的固定，且有较强的抗冲击负荷的能力。通过控制工艺条件，使得高硫酸盐及铬酸盐复合污染废水得到有效的治理。
附图说明
图1为实施例1和2中实验装置图。
图2为实施例1中随着时间的推移硫酸盐和铬酸盐的出水浓度图。
图3为实施例2中随着时间的推移硫酸盐和铬酸盐的进出水浓度图。
图中：1进水池；2泵；3进水口；4回流进水口；5塑料网盘；6气体收集池；7液体取样口；8回流出水口；9固体取样口；10出水池。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
实施例1
污泥驯化阶段，将二沉池污泥和180mL含Cr(VI)(20mg/L)模拟废水一起加入到200mL加塞锥形瓶内，加入5g可降解生物餐盒，曝N2 20min，保持厌氧环境，于35℃，150rpm下进行污泥的驯化和可生物降阶餐盒的挂膜。每5-6d天换水并检测上清液中硫酸盐和铬含量，经过40d的驯化之后，污泥呈黑色并有着浓郁的臭鸡蛋味，且可生物降阶餐盒表面挂有一层生物膜并且硫酸盐和铬达到稳定去除。此时，认为污泥驯化完成，可生物降阶餐盒挂膜成功。
模拟废水(g/L)：NaSO4(2.5±0.5)，K2HPO4 0.5，NH4Cl 1，MgSO4 0.06，NaCl 1，FeSO4 0.01，CaCl2 0.05，微量元素。
出水水质如下(mg/L)：SO4 2-：未检出，S2-：200，COD：30，Cr(VI)：未检出，Cr(III)：未检出。
实施例2
在一个内径80mm、高900mm、将50g可生物降解餐盒加入厌氧填料床装置中，可生物降阶餐盒的填充高度为300mm，将含Cr(VI)(＜120mg/L)的模拟废水曝N2 20min后经由蠕动泵调控进入到反应器内。稳定运行条件为：反应温度35℃，调节反应的pH为7.0，回流比为2:1，水力停留时间为24h。
出水水质如下(单位：mg/L)：SO4 2-：110±10.254，S2-：未检出，COD：未检出，Cr(VI)：1.345±0.012，Cr(III)：未检出。

Claims (4)

1.一种硫酸盐铬酸盐复合污染废水的处理方法，其特征在于，步骤如下：
(1)向硫酸盐铬酸盐复合污染废水中添加污泥，污泥接种浓度为5～15g/L，同时加入可生物降解餐盒作为电子供体、固体碳源和生物膜载体，间歇运行连续驯化，使污泥对生物膜载体进行有效挂膜，实时监测出水硫酸盐及硫离子浓度；
(2)将驯化后的污泥及挂膜的可生物降解餐盒投入厌氧填料床反应装置中，接种量为厌氧填料床反应装置有效容积的1/3～1/2，将硫酸盐铬酸盐复合污染废水曝N2 20min后由泵调控进入到厌氧填料床反应装置内，在连续模式下运行，反应温度为30～35℃，反应pH值为5.0～8.0，水力停留时间为10～24h；每1-2d检测一次厌氧填料床反应装置进水口及出水口水质；硫酸盐铬酸盐复合污染废水在污泥及生物膜的协同作用下，将硫酸盐转化为硫化物，再与Cr(VI)反应，生成Cr(OH)3和单质S，同时微生物本身吸附还原一定量的六价铬，并进一步固定在生物膜载体上，出水口出水，即完成水处理过程。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述的硫酸盐浓度为1500～2500mg/L，Cr(VI)浓度小于120mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述的可生物降解餐盒为富含纤维素类物质、合成类聚合物，根据可生物降解餐盒的消耗量，重新投入。
4.一种硫酸盐铬酸盐复合污染废水的处理装置，其特征在于，所述的处理装置包括出水池、泵、厌氧填料床反应装置、气体收集池及出水池；厌氧填料床反应装置包括进水口、回流进水口、塑料网盘、液体取样口、回流出水口及固体取样口；厌氧填料床反应装置下端设有进水口和回流进水口，厌氧填料床反应装置1/3处设有固体取样口，厌氧填料床反应装置顶端处设有液体取样口；厌氧填料床反应装置内1/2处安置一个塑料网盘，防止可生物降解餐盒漂浮在水体表面，以至于不能和活性污泥充分接触挂膜；
进水池内的硫酸盐铬酸盐复合污染废水通过泵经进水口进入厌氧填料床反应装置，与污泥、生物膜混合接触后，经回流出水口通过泵再经回流进水口进入至厌氧填料床反应装置中，废水回流比为2:1，确保废水与生物膜充分接触，得到更充分的处理；反应后的液体通过顶端液体取样口溢流出水进入至出水池。
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