CN108658379A - 一种河道重金属污染水体修复系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种河道重金属污染水体修复系统，包括依次连通的污水储罐、pH调节池、沉淀池、生化处理池、微滤膜装置、纳滤膜装置、反渗透系统和蒸发浓缩结晶装置；还提供了重金属污染水治理方法，包括以下步骤：1)废水进入pH调节池，使一部分重金属以氢氧化物的形式沉淀；2)pH调节池的出水进入进入沉淀池3后，再进入生化处理池进行重金属去除，生化处理池中添加有占废水体积比3％生化处理剂；3)对步骤2)产生的废水进行微滤过滤；4)对步骤3)处理后的废水进行纳滤过滤；5)对步骤4)纳滤滤处理后的生产废水进行反渗透处理，得到回用水和浓盐水；6)蒸发结晶处理：对步骤5)得到的浓盐水进行蒸发结晶处理，得到结晶体。

Description

一种河道重金属污染水体修复系统及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体来说，涉及一种河道重金属污染水体修复系统及方法。

背景技术

重金属是水体中具有潜在危害的重要污染物之一.随着经济和工业的发展，城市生活、工业冶炼及农业面源污染向环境排出的重金属废水逐年增加，导致河流受到不同程度污染，危害水生生态系统结构和功能；此外，Hg、Pb、Cd等重金属不能被生物降解，参与食物链循环并在生物体内积累，通过食物链进入人体，危害人体健康.河流悬浮颗粒与重金属污染物通过吸附、络合和沉淀等作用，转移到沉积相中，使沉积物成为水体环境中重金属的“蓄积库”，当水体环境发生变化时，沉积重金属通过一系列物理、化学和生物的过程重新释放到上覆水中，造成水体“二次污染”。这种“源”和“汇”相互转化，对流域水生态系统构成严重威胁。同时，沉积物中重金属含量反映河流受污染程度，研究河流沉积物重金属污染，对开展生态风险评价具有重要意义。

海河流域主要区域地处平原，工、农业发展程度高，平原区域城市行业废水和生活污水排放量逐年增加，加之流域天然径流量逐年减少，大部分河流呈现出非常规水源补给特征.河流径流补给方式变化带来的严重后果是流域重金属污染问题日益突出，重金属污染及其环境风险研究备受关注，而目前在这方面研究多集中于海河流域水生态问题，如水质评价、水体有机复合污染的研究。

目前，国内外水体重金属修复技术都处在起步阶段。大体上水体重金属污染修复技术有河流稀释法、化学混凝吸附法、离子还原交换法、生物修复法、电动力学修复法和生物膜修复法。但这些方法存在诸多不足，如造成二次污染、修复期长、修复量小、修复率低、修复费用高等。

因此，急需一种河道重金属污染水体修复系统来解决重金属污染问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处，提供一种河道重金属污染水体修复系统及方法。

为实现上述目的，所采取的技术方案：

一种河道重金属污染水体修复系统，其特征在于，按废水流向包括依次连通的污水储罐、pH调节池、沉淀池、生化处理池、微滤膜装置、纳滤膜装置、反渗透系统和蒸发浓缩结晶装置；所述处理池投放有生化处理剂，所述微滤膜装置包括依次连接的微滤泵、微滤膜过滤装置、微滤膜装置浓水罐，所述微滤膜过滤装置与生化处理池的出水口连接；

所述纳滤膜装置包括一次连接纳滤泵、纳滤膜过滤装置、纳滤膜装置浓水罐，以及纳滤膜装置淡水罐，纳滤膜过滤装置与纳滤膜装置淡水罐连接；纳滤泵与微滤膜装置浓水罐连接；

所述反渗透系统包括按废水流向设置的一级RO装置和多级RO系统，所述一级RO系统设有第一净化水出口和第一浓水出口，第一净化水出口连通有回用水池，第一浓水出口与所述多级RO系统连通。

优选地，纳滤膜过滤装置由四道微滤膜串联组成。纳滤膜串联的数目不宜过多，否则需要很大的压差才能保证水流通过所有的纳滤膜，这样一来容易击穿第一道纳滤膜；纳滤膜串联的数目也不宜过少，否则达不到过滤的效果。

优选地，所述微滤膜过滤装置由四道微滤膜串联组成。微滤膜串联的数目不宜过多，否则需要很大的压差才能保证水流通过所有的微滤膜，这样一来容易击穿第一道微滤膜；微滤膜串联的数目也不宜过少，否则达不到过滤的效果。

优选地，所述多级RO系统按废水流向包括依次连通的二级RO装置和SRO装置，二级RO装置设有第二净化水出口和第二浓水出口，SRO装置设有第三净化水出口和第三浓水出口，第二净化水出口与第三净化水出口均与一级RO装置的进水口连通，第二浓水出口与SRO装置的进水口连通，第三浓水出口与蒸发浓缩结晶装置的进水口连通。

一种使用上述河道重金属污染水体修复系统的重金属污染水体处理方法，包括以下步骤：

1)废水首先进入pH调节池，将pH值调节到10-14，使一部分重金属以氢氧化物的形式沉淀；

2)pH调节池的出水进入进入沉淀池3后，再进入生化处理池进行生化处理，使生产废水的COD将至60mg/L以下以及重金属去除，生化处理池中添加有占废水体积比3％生化处理剂；

3)对步骤2)产生的废水进行微滤过滤；

4)对步骤3)处理后的废水进行纳滤过滤；

5)对步骤4)纳滤滤处理后的生产废水进行反渗透处理，得到回用水和浓盐水；

6)蒸发结晶处理：对步骤5)得到的浓盐水进行蒸发结晶处理，得到结晶体。

优选地，所述生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉50～80份、生物炭40～60份、红串红球菌污泥絮凝剂10～15份、壳聚糖季铵盐10～18份、葡萄籽提取物5～10份、甘薯提取物5～10份、聚合氯化铝10～15份、聚丙烯酰胺8～12份。

其中马铃薯醚化交联淀粉结合重金属离子，生成稳定且难溶于水的金属螯合物，反应效率较高，选择性好，且处理重金属废水时污泥沉淀快，含水率低，生物炭能钝化吸附重金属离子，微生物型絮凝剂红串红球菌污泥絮凝剂与金属盐絮凝剂的复配使用不仅可克服传统无机金属盐絮对凝剂对pH敏感、去除率低的缺陷，而且还能有效解决金属离子残留的难题，确保了絮凝剂使用的环境生态安全，研究表明，多聚糖、糖蛋白、DNA、纤维素等高分子物质是其主要成分，相对分子质量很大。因为该絮凝剂是大分子，所以它能够利用本身的结构优势使水中的有色物质、悬浮颗粒、菌体细胞、以及胶体粒子等絮凝、沉淀，从而实现固液分离。本发明选用甲壳素经脱乙酰基后形成的一种线型天然高分子聚合物的壳聚糖，壳聚糖本身无毒，又可生物降解，作为一种环境友好絮凝剂广泛应用于水和废水处理，而壳聚糖的资源丰富，具有多种生物学活性，并对多种有害有机物具有良好的吸附作用，壳聚糖季铵盐为壳聚糖改性后的壳聚糖，其能改善壳聚糖只溶于弱酸特质，其可以常温常压下能溶于水成为水溶液，使其效果得到充分发挥，植物提取物型絮凝剂主要是指从植物中提取的具有絮凝功能的糖类、蛋白质、纤维素、木质素和有机酸等天然高分子物质。植物提取物型絮凝剂可生物降解、无毒、来源广泛和环境友好的特点，使其成为合成高分子絮凝剂的有效替代品之一，选用葡萄籽提取物、甘薯提取物，其有效处理环境安全、絮凝效果和污泥产生量等方面要优于PAC、PFC和PAM等传统无机和合成高分子絮凝剂。本发明将螯合剂铃薯醚化交联淀粉、吸附生物炭、复合絮凝剂红串红球菌污泥絮凝剂、壳聚糖季铵盐、葡萄籽提取物、甘薯提取物、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺进行复配使用，三者综合起效，协同作用，对重金属的去除达到最佳效果。

优选地，所述生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉65～70份、生物炭40～60份、红串红球菌污泥絮凝剂10～12份、壳聚糖季铵盐12～15份、葡萄籽提取物8～10份、甘薯提取物8～10份、聚合氯化铝10～15份、聚丙烯酰胺8～12份。

本发明组合物中，组分的配比会影响组合物的效果，研究发现，在所述优选的重量份范围内，本发明效果更佳，

优选地，所述生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉70份、生物炭50份、红串红球菌污泥絮凝剂10份、壳聚糖季铵盐15份、葡萄籽提取物8份、甘薯提取物8份、聚合氯化铝12份、聚丙烯酰胺12份。

申请人在大量实验中意外发现，在该特定的重量配比下，本发明组合物的效果达到最佳，重金属去除率分别达Ni⁺为99.5％、Fe3+为99.7％、Ag⁺为99.1％、Cu²⁺为99.5％、Pb²⁺为99.8％、Cr³⁺为99.4％、Zn²⁺为99.6％、Cd²⁺为99.8％。

优选地，所述马铃薯醚化交联淀粉、生物炭、葡萄籽提取物的重量比为1.5:1:0.12。

申请人在大量实验中意外发现，当马铃薯醚化交联淀粉、生物炭、葡萄籽提取物的重量比为1.5:1:0.12，重金属处理效果最佳。

有益效果：

1、本发明的重金属废水处理系统及方法以运行可靠、经济合理为原则，相对于传统的在生化处理池前面还设计有絮凝池，混凝池等预处理阶段，本发明只需要一个生化处理池就能够达到最佳效果，该方案设计合理、运行稳定、产水的品质满足要求，并且各个装置具有安装方便、使用方便、操作方便、维护方便的优点以及运行稳定、节能、环保、自动化程度高、经济实用等特点。

2、本发明的重金属废水处理方法简单，关键步骤为生化处理池中添加生化处理剂，本发明将螯合剂铃薯醚化交联淀粉、吸附生物炭、复合絮凝剂红串红球菌污泥絮凝剂、壳聚糖季铵盐、葡萄籽提取物、甘薯提取物、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺进行复配使用，三者综合起效，协同作用，对重金属的去除达到最佳效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。故凡依本发明专利申请范围所述的方法具体如下：

本发明公开了一种河道重金属污染水体修复系统，按废水流向包括依次连通的污水储罐1、pH调节池2、沉淀池3、生化处理池4、微滤膜装置5、纳滤膜装置6、反渗透系统7和蒸发浓缩结晶装置8。

所污水储罐1的一侧通过管道连接污水泵11，污水泵11通过管道连接pH调节池2，pH调节池将pH值调节到一定的范围使一部分重金属以氢氧化物的形式沉淀；pH调节池的出水进入沉淀池3将部分固体进行沉淀，悬浮物去除，生化处理池5中投放有生化处理剂，用于处理重金属以及废水进行生化处理；

微滤膜装置5包括依次连接的微滤泵51、微滤膜过滤装置52、微滤膜装置淡水罐53，微滤膜过滤装置52与生化处理池4的出水口连接；微滤膜过滤装置52由四道微滤膜串联组成，微滤膜串联的数目不宜过多，否则需要很大的压差才能保证水流通过所有的纳滤膜，这样一来容易击穿第一道纳滤膜521；微滤膜串联的数目也不宜过少，否则达不到过滤的效果。

纳滤膜装置6包括依次连接纳滤泵61、纳滤膜过滤装置62、纳滤膜装置浓水罐63，以及纳滤膜装置淡水罐64，纳滤膜过滤装置62与纳滤膜装置淡水罐64连接；纳滤泵61与微滤膜装置淡水罐53连接；

纳滤膜过滤装置62由四道纳滤膜串联组成。

反渗透系统7包括按废水流向设置的一级RO装置71和多级RO系统，所述一级RO系统设有第一净化水出口和第一浓水出口，第一净化水出口连通有回用水池72，第一浓水出口与所述多级RO系统连通。

其中，所述多级RO系统按废水流向包括依次连通的二级RO装置73和SRO装置74，二级RO装置72设有第二净化水出口和第二浓水出口，SRO装置83设有第三净化水出口和第三浓水出口，第二净化水出口与第三净化水出口均与一级RO装置71的进水口连通，第二浓水出口与SRO装置73的进水口连通，第三浓水出口与蒸发浓缩结晶装置8的进水口连通。

蒸发浓缩结晶装置8为多效蒸发器。

本发明还提供了一种重金属污染水体处理方法，包括以下步骤：

1)废水首先进入pH调节池2，将pH值调节到10-14，使一部分重金属以氢氧化物的形式沉淀；

2)pH调节池的出水进入进入沉淀池3后，再进入生化处理池进行生化处理，使生产废水的COD将至60mg/L以下以及重金属去除，生化处理池中添加有占废水体积比3％生化处理剂。

3)对步骤2)产生的废水进行微滤过滤；

4)对步骤3)处理后的废水进行纳滤过滤；

5)对步骤4)纳滤滤处理后的生产废水进行反渗透处理，得到回用水和浓盐水；

6)蒸发结晶处理：对步骤5)得到的浓盐水进行蒸发结晶处理，得到结晶体。

上述步骤2)中的生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉50～80份、生物炭40～60份、红串红球菌污泥絮凝剂10～15份、壳聚糖季铵盐10～18份、葡萄籽提取物5～10份、甘薯提取物5～10份、聚合氯化铝10～15份、聚丙烯酰胺8～12份。

本发明的红串红球菌污泥絮凝剂的制备方法采用现有技术实现，可由以下方法制备而成，所述生物絮凝剂由农作物秸秆的酸解产物与化工废水絮凝得到的污泥，混合经红串红球菌红球菌发酵制成，具体制作步骤如下：

1)菌株的种子培养：将菌株从保藏培养基接种到种子培养基中，于32℃、200rpm的条件下培养20h，获得种子液；

2)发酵培养基的制备：农作物秸秆与重量百分比浓度1.5％的硫酸以固液比为1:8，浸泡1.5h，在5000rpm条件下沉淀15min，取清液与化工废水絮凝得到的污泥以体积比为1:8混合，混合液灭菌处理得到发酵培养基；

3)发酵液的制备：将步骤1)得到的种子液按重量百分比浓度0.8％接种至所述步骤2)的发酵培养基，发酵培养10h后，补充0.3g/LK₂HPO₄和0.15g/LKH₂PO₄，继续发酵10h，补充100mL/L灭菌后的化工废水絮凝得到的污泥，继续发酵20h，得到发酵液；

4)微生物絮凝剂的提取：步骤3)得到的发酵液经超声波破碎仪破碎，在离心机上第一次离心，取破碎离心后之上清液，向该上清液中缓慢加入该上清液两倍体积的预冷后的95％乙醇，将其混合均匀并使该溶液中出现絮状沉淀物；现絮状沉淀物的溶液在离心机上进行第二次离心，滤去上清液，将过滤后得到的沉淀物用少量的乙醇溶液洗涤三次；获得的沉淀放置于真空干燥箱内50℃干燥，其干燥品为生物絮凝剂。

该生化处理剂制备方法，包括以下步骤：1)将马铃薯醚化交联淀粉加入水中，高速搅拌使其分散均匀，并加入生物炭，形成体系D；

1)将壳聚糖季铵盐在沸水中搅拌均匀直至溶解；待冷却降温至常温后，加入体系D，混合搅拌均匀，得到体系E；

2)向体系E溶液中加入葡萄籽提取物、甘薯提取物、红串红球菌污泥絮凝剂，搅拌混合均匀30min；得到体系F；

3)向体系F溶液中加入聚合氯化铝、聚丙烯酰胺搅拌混合均匀0.5～1h得到生化处理剂；

实施例1

本实施例河道重金属污染水体修复系统，按废水流向包括依次连通的污水储罐1、pH调节池2、沉淀池3、生化处理池4、微滤膜装置5、纳滤膜装置6、反渗透系统7和蒸发浓缩结晶装置8。

所污水储罐1的一侧通过管道连接污水泵11，污水泵11通过管道连接pH调节池2，pH调节池将pH值调节到一定的范围使一部分重金属以氢氧化物的形式沉淀；pH调节池的出水进入沉淀池3将部分固体进行沉淀，悬浮物去除，生化处理池5中投放有生化处理剂，用于处理重金属以及废水进行生化处理；

微滤膜装置5包括依次连接的微滤泵51、微滤膜过滤装置52、微滤膜装置浓水罐53，微滤膜过滤装置52与生化处理池4的出水口连接；微滤膜过滤装置52由四道微滤膜521串联组成，微滤膜521串联的数目不宜过多，否则需要很大的压差才能保证水流通过所有的纳滤膜521，这样一来容易击穿第一道纳滤膜521；微滤膜521串联的数目也不宜过少，否则达不到过滤的效果。

纳滤膜装置6包括一次连接纳滤泵61、纳滤膜过滤装置62、纳滤膜装置浓水罐63，以及纳滤膜装置淡水罐64，纳滤膜过滤装置62与纳滤膜装置淡水罐64连接；纳滤泵61与微滤膜装置浓水罐53连接；

纳滤膜过滤装置62由四道纳滤膜621串联组成。

反渗透系统7包括按废水流向设置的一级RO装置71和多级RO系统，所述一级RO系统设有第一净化水出口和第一浓水出口，第一净化水出口连通有回用水池，第一浓水出口与所述多级RO系统连通。

其中，所述多级RO系统按废水流向包括依次连通的二级RO装置72和SRO装置73，二级RO装置72设有第二净化水出口和第二浓水出口，SRO装置83设有第三净化水出口和第三浓水出口，第二净化水出口与第三净化水出口均与一级RO装置71的进水口连通，第二浓水出口与SRO装置72的进水口连通，第三浓水出口与蒸发浓缩结晶装置8的进水口连通。

蒸发浓缩结晶装置8为多效蒸发器。

本发明还提供了一种重金属污染水体处理方法，包括以下步骤：

1)废水首先进入pH调节池2，将pH值调节到10-14，使一部分重金属以氢氧化物的形式沉淀；

2)pH调节池的出水进入进入沉淀池3后，再进入生化处理池进行生化处理，使生产废水的COD将至60mg/L以下以及重金属去除，生化处理池中添加有占废水体积比3％生化处理剂。

3)对步骤2)产生的废水进行微滤过滤；

4)对步骤3)处理后的废水进行纳滤过滤；

5)对步骤4)纳滤滤处理后的生产废水进行反渗透处理，得到回用水和浓盐水；

6)蒸发结晶处理：对步骤5)得到的浓盐水进行蒸发结晶处理，得到结晶体。

上述步骤2)中的生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉50份、生物炭45份、红串红球菌污泥絮凝剂12份、壳聚糖季铵盐10份、葡萄籽提取物5份、甘薯提取物8份、聚合氯化铝12份、聚丙烯酰胺8份。

该生化处理剂制备方法，包括以下步骤：1)将马铃薯醚化交联淀粉加入水中，高速搅拌使其分散均匀，并加入生物炭，形成体系D；

1)将壳聚糖季铵盐在沸水中搅拌均匀直至溶解；待冷却降温至常温后，加入体系D，混合搅拌均匀，得到体系E；

2)向体系E溶液中加入葡萄籽提取物、甘薯提取物、红串红球菌污泥絮凝剂，搅拌混合均匀30min；得到体系F；

3)向体系F溶液中加入聚合氯化铝、聚丙烯酰胺搅拌混合均匀0.5～1h得到生化处理剂；

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于，重金属污染水体处理方法中步骤2)生化处理剂的含量的不同，其余均相同，在此不做描述。

本实施例的生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉65份、生物炭40份、红串红球菌污泥絮凝剂10份、壳聚糖季铵盐12份、葡萄籽提取物8份、甘薯提取物5份、聚合氯化铝10份、聚丙烯酰胺10份。该制备方法与实施例1相同，在此不做描述。

实施例3

本实施例与实施例1不同之处在于，重金属污染水体处理方法中步骤2)生化处理剂的含量的不同，其余均相同，在此不做描述。

本实施例的生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉70份、生物炭50份、红串红球菌污泥絮凝剂10份、壳聚糖季铵盐15份、葡萄籽提取物8份、甘薯提取物8份、聚合氯化铝12份、聚丙烯酰胺12份。该制备方法与实施例1相同，在此不做描述。

实施例4

本实施例与实施例1不同之处在于，重金属污染水体处理方法中与步骤2)生化处理剂的含量的不同，其余均相同，在此不做描述。

本实施例的生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉80份、生物炭50份、红串红球菌污泥絮凝剂15份、壳聚糖季铵盐18份、葡萄籽提取物5份、甘薯提取物10份、聚合氯化铝15份、聚丙烯酰胺10份。该制备方法与实施例1相同，在此不做描述。

实施例5

本实施例与实施例1不同之处在于，重金属污染水体处理方法中步骤2)生化处理剂的含量的不同，其余均相同，在此不做描述。

本实施例的生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉65份、生物炭60份、红串红球菌污泥絮凝剂12份、壳聚糖季铵盐15份、葡萄籽提取物10份、甘薯提取物10份、聚合氯化铝15份、聚丙烯酰胺12份。该制备方法与实施例1相同，在此不做描述。

对比例1

本对比例的与实施例1不同之处在于，重金属污染水体处理方法的不同，主要体现在步骤2)中使用的生化处理剂的区别；

本对比例的本实施例的生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉65份、红串红球菌污泥絮凝剂10份、壳聚糖季铵盐12份、葡萄籽提取物8份、甘薯提取物5份、聚合氯化铝10份、聚丙烯酰胺10份。该制备方法与实施例1相同，在此不做描述。

对比例2

本对比例的与实施例1不同之处在于，重金属污染水体处理方法的不同，主要体现在步骤2)中使用的生化处理剂的区别；

本对比例的生化处理剂包括以下重量份的成分，生物炭40份、红串红球菌污泥絮凝剂10份、壳聚糖季铵盐12份、葡萄籽提取物8份、甘薯提取物5份、聚合氯化铝10份、聚丙烯酰胺10份。该制备方法与实施例1相同，在此不做描述。

对比例3

本对比例的与实施例1不同之处在于，重金属污染水体处理方法的不同，主要体现在步骤2)中使用的生化处理剂的区别；

本对比例的生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉70份、生物炭50份。

对比例4

本对比例的与实施例1不同之处在于，重金属污染水体处理方法的不同，主要体现在步骤2)中使用的生化处理剂的区别；

本实施例的生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉70份、生物炭50份、红串红球菌污泥絮凝剂10份、壳聚糖季铵盐15份、聚合氯化铝12份、聚丙烯酰胺12份。该制备方法与实施例1相同，在此不做描述。

对比例5

本对比例的与实施例1不同之处在于，重金属污染水体处理方法的不同，主要体现在步骤2)中使用的生化处理剂的区别；

本对比例的生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉40份、生物炭40份、红串红球菌污泥絮凝剂8份、壳聚糖季铵盐10份、葡萄籽提取物15份、甘薯提取物12份、聚合氯化铝10份、聚丙烯酰胺10份。

对比例6

本对比例的与实施例1不同之处在于，重金属污染水体处理方法的不同，主要体现在步骤2)中使用的生化处理剂的区别；

生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉100份、生物炭30份、红串红球菌污泥絮凝剂10份、壳聚糖季铵盐15份、葡萄籽提取物8份、甘薯提取物8份、聚合氯化铝12份、聚丙烯酰胺12份。该制备方法与实施例1相同，在此不做描述。

对比例7

本对比例的生化处理剂采用现有技术的重金属絮凝剂。

效果例1

使用上述实施例1至实施5以及对比例1至7对处理后的废水进行重金属去除率测试，测试结果如下表1：

表1

从表1中可看出，本发明重金属污染水体处理过后，其重金属去除率平均在99％以上，去除效果高，其中以实施例3效果最佳，且本发明实施例1至5效果明显优于对比例，对比例1至4与实施例3区别在于，重金属污染水体处理方法的不同，主要体现在步骤2)中使用的生化处理剂的区别，与实施例3相比，分别缺少了生物炭、马铃薯醚化交联淀粉、絮凝剂壳聚糖季铵盐、葡萄籽提取物、甘薯提取物、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺成分，对比例4缺少了葡萄籽提取物、甘薯提取物成分，从表1中结果可知，与本发明相比，其重金属去除率效果大大降低，只有当各种组分同时使用时，其效果才能达到最佳，其中马铃薯醚化交联淀粉结合重金属离子，生成稳定且难溶于水的金属螯合物，反应效率较高，选择性好，且处理重金属废水时污泥沉淀快，含水率低，生物炭能钝化吸附重金属离子，微生物型絮凝剂红串红球菌污泥絮凝剂与金属盐絮凝剂的复配使用不仅可克服传统无机金属盐絮对凝剂对pH敏感、去除率低的缺陷，而且还能有效解决金属离子残留的难题，确保了絮凝剂使用的环境生态安全，研究表明，多聚糖、糖蛋白、DNA、纤维素等高分子物质是其主要成分，相对分子质量很大。因为该絮凝剂是大分子，所以它能够利用本身的结构优势使水中的有色物质、悬浮颗粒、菌体细胞、以及胶体粒子等絮凝、沉淀，从而实现固液分离。本发明选用甲壳素经脱乙酰基后形成的一种线型天然高分子聚合物的壳聚糖，壳聚糖本身无毒，又可生物降解，作为一种环境友好絮凝剂广泛应用于水和废水处理，而壳聚糖的资源丰富，具有多种生物学活性，并对多种有害有机物具有良好的吸附作用，壳聚糖季铵盐为壳聚糖改性后的壳聚糖，其能改善壳聚糖只溶于弱酸特质，其可以常温常压下能溶于水成为水溶液，使其效果得到充分发挥，植物提取物型絮凝剂主要是指从植物中提取的具有絮凝功能的糖类、蛋白质、纤维素、木质素和有机酸等天然高分子物质。植物提取物型絮凝剂可生物降解、无毒、来源广泛和环境友好的特点，使其成为合成高分子絮凝剂的有效替代品之一，选用葡萄籽提取物、甘薯提取物，其有效处理环境安全、絮凝效果和污泥产生量等方面要优于PAC、PFC和PAM等传统无机和合成高分子絮凝剂。本发明将螯合剂铃薯醚化交联淀粉、吸附生物炭、复合絮凝剂红串红球菌污泥絮凝剂、壳聚糖季铵盐、葡萄籽提取物、甘薯提取物、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺进行复配使用，三者综合起效，协同作用，对重金属的去除达到最佳效果。

对比例5～6中部分成分的质量不在本发明范围之外，其效果明显下降，结果表明，只有特定范围内，才能达到最佳效果，对比例7为采用现有技术，其效果远远不如本发明，本发明合成的生化处理剂具有显著效果。

效果例2

本实施例考察了马铃薯醚化交联淀粉、生物炭、葡萄籽提取物重量比对本发明生化处理剂重金属效果的影响，我们按照实施例1的方法制备了不同生化处理剂，各个成分按照以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉50～80份、生物炭40～60份、红串红球菌污泥絮凝剂10～15份、壳聚糖季铵盐10～18份、葡萄籽提取物5～10份、甘薯提取物5～10份、聚合氯化铝10～15份、聚丙烯酰胺8～12份。马铃薯醚化交联淀粉、生物炭、葡萄籽提取物重量比如表2所示；

表2

使用上述实验组1至实验组4对处理后的废水进行重金属去除率测试，测试结果如下表3：

从表3中可知，当马铃薯醚化交联淀粉、生物炭、葡萄籽提取物重量比1.5:1:0.12时，发现重金属去除率最高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种河道重金属污染水体修复系统，其特征在于，按废水流向包括依次连通的污水储罐、pH调节池、沉淀池、生化处理池、微滤膜装置、纳滤膜装置、反渗透系统和蒸发浓缩结晶装置；所述处理池投放有生化处理剂，所述微滤膜装置包括依次连接的微滤泵、微滤膜过滤装置、微滤膜装置浓水罐，所述微滤膜过滤装置与生化处理池的出水口连接；

所述纳滤膜装置包括一次连接纳滤泵、纳滤膜过滤装置、纳滤膜装置浓水罐，以及纳滤膜装置淡水罐，纳滤膜过滤装置与纳滤膜装置淡水罐连接；纳滤泵与微滤膜装置浓水罐连接；

所述反渗透系统包括按废水流向设置的一级RO装置和多级RO系统，所述一级RO系统设有第一净化水出口和第一浓水出口，第一净化水出口连通有回用水池，第一浓水出口与所述多级RO系统连通。

2.根据权利要求1所述的河道重金属污染水体修复系统，其特征在于，纳滤膜过滤装置由四道微滤膜串联组成。

3.根据权利要求1所述的河道重金属污染水体修复系统，其特征在于，所述微滤膜过滤装置由四道微滤膜串联组成。

4.根据权利要求1所述的河道重金属污染水体修复系统，其特征在于，所述多级RO系统按废水流向包括依次连通的二级RO装置和SRO装置，二级RO装置设有第二净化水出口和第二浓水出口，SRO装置设有第三净化水出口和第三浓水出口，第二净化水出口与第三净化水出口均与一级RO装置的进水口连通，第二浓水出口与SRO装置的进水口连通，第三浓水出口与蒸发浓缩结晶装置的进水口连通。

5.一种使用上述权利要求1至4任一项所述的河道重金属污染水体修复系统的重金属污染水体处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)废水首先进入pH调节池，将pH值调节到10-14，使一部分重金属以氢氧化物的形式沉淀；

2)pH调节池的出水进入进入沉淀池3后，再进入生化处理池进行生化处理，使生产废水的COD将至60mg/L以下以及重金属去除，生化处理池中添加有占废水体积比3％生化处理剂；

3)对步骤2)产生的废水进行微滤过滤；

4)对步骤3)处理后的废水进行纳滤过滤；

5)对步骤4)纳滤滤处理后的生产废水进行反渗透处理，得到回用水和浓盐水；

6)蒸发结晶处理：对步骤5)得到的浓盐水进行蒸发结晶处理，得到结晶体。

6.根据权利要求5所述的重金属污染水体处理方法，所述生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉50～80份、生物炭40～60份、红串红球菌污泥絮凝剂10～15份、壳聚糖季铵盐10～18份、葡萄籽提取物5～10份、甘薯提取物5～10份、聚合氯化铝10～15份、聚丙烯酰胺8～12份。

7.根据权利要求5所述的重金属污染水体处理方法，所述生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉65～70份、生物炭40～60份、红串红球菌污泥絮凝剂10～12份、壳聚糖季铵盐12～15份、葡萄籽提取物8～10份、甘薯提取物8～10份、聚合氯化铝10～15份、聚丙烯酰胺8～12份。

8.根据权利要求5所述的重金属污染水体处理方法，所述生化处理剂包括以下重量份的成分，马铃薯醚化交联淀粉70份、生物炭50份、红串红球菌污泥絮凝剂10份、壳聚糖季铵盐15份、葡萄籽提取物8份、甘薯提取物8份、聚合氯化铝12份、聚丙烯酰胺12份。

9.根据权利要求6所述的重金属污染水体处理方法，所述马铃薯醚化交联淀粉、生物炭、葡萄籽提取物的重量比为1.5:1:0.12。