CN108675464B - 一种去除电镀废水处理出水中微量重金属及痕量f-53b的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种去除电镀废水处理出水中微量重金属及痕量F‑53B的处理方法，通过设置微生物降解区，利用复合微生物对工业处理水中的氮磷及部分有机物予以去除；设置藻类吸附区，利用藻类细胞对废水中痕量有机物的吸附，固定废水中的难降解的痕量有机物；设置拦截网，填充火山岩、炭渣和磁铁矿渣，对废水中的重金属予以协同减量；设置挺水植物区、浮水植物区和沉水植物区对水体进一步生态降解。本发明也可设置在自然河道中，则可对河道进行修复，提高水体可见度，降低重金属及难降解有机物在水生动植物中的富集。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体是一种去除电镀废水处理出水中微量重金属及痕量F-53B的深度方法。
背景技术
电镀是制造业的基础工艺之一，对我国经济社会的发展起到了很大的促进作用。然而，伴随着造福人类的同时，电镀生产过程中也产生了镀件清洗废水、废槽液、设备冷却液、废镀液等大量的电镀废水，导致电镀成为当今全球三大污染工业之一。现有技术中通过多级物化生化处理方式，对电镀废水进行处理排放于自然河道中。然而，即便是经过处理的污水排放，因其内难降解的有机污染物、重金属、氮磷等仍然会引起河道的低污染现象，废水经处理后水体中的痕量的有机物、微量的重金属会在水生植物、鱼类等富集。
由于PFOS （全氟辛烷磺酸）的禁用，我国电镀行业的生产过程已经开始将 F-53B（全氟烷基醚磺酸盐）替代PFOS作为铬雾抑制剂。然而，研究证明，F-53B 在环境、动物体内甚至人体内均广泛存在，且具有生物富集性；现有报道中表明 F-53B 污染水平显著高于大多数文献报道的 PFOS 污染水平。以电镀厂工人为对象的研究发现，F-53B 是当前为止所发现的最具生物持久性的全氟和多氟烷基化合物，其总清除半衰期中值为 15.3 年和肾清除半衰期中值更是高达 280 年，F-53B的半衰期显著长于 PFOS。研究表明，F-53B的富集会导致鱼类胚胎发育毒性和心脏发育毒性，并会影响到鱼类体重及甲状腺激素水平的恶性改变。
经过处理的电镀工业处理水中，仍然有一些痕量和微量的如F-53B的有机污染物和重金属进入水体污染水源，这些污染物浓度甚微，常规COD，BOD 5 等指标并不能体现出来，但这些物质毒性大，易致癌引发病变等。常规的电镀废水处理并没有关注此类物质的处理和减量化，且F-53B难以通过传统的污水处理工艺去除，研究表明传统的“厌氧+好氧”污水处理工艺对F-53B的去除仅达20~30%。
发明内容
本发明针对电镀工业水处理后仍残留的痕量或微量的全氟烷基醚磺酸盐和重金属，提供一种针对性的处理处理水中痕量有机物和F-53B的处理方法。
将经好氧生化处理后的电镀废水依次进行如下处理：
（1）微生物降解，在微生物降解区内投放复合微生物菌剂，通过微气泡曝气系统，促进复合微生物的繁殖与生长，并设置碳纤维填料，为微生物提供附着载体；所述的复合微生物菌剂包括红假单胞菌、枯草芽孢杆菌、产碱杆菌、放线菌、硝化菌、固氮菌、乳酸菌、类红环菌、小月菌，利用复合微生物对工业处理出水中氮磷及部分有机物予以去除；
（2）藻类吸附，在藻类吸附区内投放多种藻类，对污水中痕量难降解有机物吸附去除，其中所述的藻类为小球藻、颤藻或鱼腥藻中的一种或多种；
（3）生态植物修复，依次呈阶梯设置挺水植物区、浮水植物区和沉水植物区，对污水进行生态修复，并进一步通过植物富集水体中痕量难降解有机物。
进一步的，复合菌剂中红假单胞菌、枯草芽孢杆菌、产碱杆菌、放线菌、硝化菌、固氮菌、乳酸菌、类红环菌、小月菌的含量比例为2-3:2-3: 2-3:1-2:1-2:1-2:0.5-1:0.5-1:0.5-1，投放比例为0.1-0.2kg/m3。
进一步的，挺水植物区、浮水植物区和沉水植物区前均设置有拦截带隔开，拦截带为聚乙烯尼龙拦网，拦网内设置有火山岩、炭渣和磁铁矿渣，其体积比为1:1:0.2。
进一步的，挺水植物区内种植的植物为香蒲和再力花，浮水植物区内种植的植物为睡莲和凤眼莲，沉水植物区内种植的植物为粉绿狐尾藻和轮叶黑藻；种植长度比为2:1:1。
进一步的，各反应区域设置在自然河道中。
有益效果：本发明采用微生物降解-藻类吸附-生态植物修复三级耦合处理电镀废水处理出水，对其中残留的微量重金属、痕量有机物F-53B进行深度减量和去除，并对沿河水体进行生态修复，改善生态环境。
电镀工业废水处理排放水先进入微生物降解区进行深度微生物降解，选用微生物菌剂为具有脱氮除磷以及去除有机污染物的复合菌剂,筛选出对F-53B具有降解作用的红假单胞菌、枯草芽孢杆菌、产碱杆菌，配置复合菌剂时适当提高其含量，此外，复合菌剂中还包括对氮磷及COD具有良好降解作用的放线菌、硝化菌、固氮菌、乳酸菌、类红环菌、小月菌；也可以根据水质污染物情况，选择更多种类及降解功能的菌剂进行复合应用。设置微气泡曝气装置充氧，曝气气泡微小，传氧能力强，能在复合菌剂的基础上培养出其他适宜降解污染物的菌种,经处理培养一段时间，微生物降解区内除所添加的微生物复合菌剂种类，还出现聚磷菌、氨化菌、类硝化螺菌等多种有益菌种。选用碳纤维作为微生物负载填料，碳纤维填料是由12000根7微米的微细纤丝集束而成，污染物的捕捉能力很高，并且利用吸附有用的微生物群形成的微生物膜来分解污染物质。碳纤维经过特殊的表面处理，放在水中水溶性胶剂便溶解，扩散成单根的纤维，形成纤维管束网，有利于微生物活性化而分解处理速度加快、剩余污泥少、脱氮效果好、悬浮污染物效果好、耗能少，对环境负荷小等优点。
经过微生物降解的水进入藻类吸附区，藻类吸附区内养殖有小球藻、颤藻或鱼腥藻中的一种或多种，通过藻类表面对有机物的吸附固定作用，将痕量有机物固定在藻细胞中，设置推流装置充分混合藻类并达到对藻类的曝气充氧，提高藻类吸附固定作用。
经过藻类吸附的水进入生态植物修复区，挺水植物区、浮水植物区、沉水植物区依此设置。进入各植物区前设置拦截网，拦截网内设置有火山岩、炭渣和磁铁矿渣作为填料。拦截网起到拦截前一区域内杂质或植物的作用，特别是挺水植物区前端的拦截网，能够有效的拦截藻类，即有效的拦截藻类所吸附的难降解有机物。火山岩孔隙率高，水阻力小，且有利于形成微生物膜，对水体中的污染物进一步去除；炭渣，具有强的吸附性能，能够对水体中残留的有机物、重金属予以吸附去除；磁铁矿渣，其本身具有吸附重金属离子的作用，能吸附水体中的镉、铬、镍等。此外，炭渣和磁铁矿渣能够与火山岩表面的微生物膜生成的蛋白质、多糖、肽聚糖等物质协同，共同吸附有机物和重金属离子，进而大大地提高了炭渣和磁铁矿渣对有机物、重金属离子的吸附作用，发挥了各原料组分之间的相互协同、相互配合作用。
所选择的植物均为多年生植物，对多种有机污染物和金属、类金属、非金属、废料等无机污染物，有良好的去除效果。除此之外，挺水植物，利用其丰富的根茎对底泥进行固定化，粗壮茎在水流中充当格栅作用，拦截大的悬浮物，也进一步拦截藻类吸附区可能带来的固定有污染物质的藻；浮水植物，利用其对自身的强大吸附性，进一步吸收、转化水中的碳、氮、磷等物质；沉水植物，利用根部吸收底泥中的营养物质，利用悬浮在水体中茎叶实现对污染物的拦截、吸收、转化。不仅去除污染物，也达到修复生态，提高水体可见度的功效。避免对自然水体的影响，操作简单，投资较小。
附图说明
图1本发明处理方法实施例一工艺布置立面图
图2本发明处理方法实施例二工艺布置俯视图
图中附图标记为:1-碳纤维管束填料；2-表曝机；3-拦截网；4-藻类吸附区；5-挺水植物区；6-浮水植物区；7-沉水植物区；8-微气泡曝气头；9-推流器；10-悬浮藻类；11-挺水植物；12-浮水植物；13-沉水植物。
具体实施方式
实施例一
如图1，一种去除电镀废水处理出水中微量重金属及痕量F-53B的深度处理方法，电镀废水处理末端沉淀池后依次设置有微生物降解区、藻类吸附区、挺水植物区、浮水植物区和沉水植物区。
在微生物降解区内投放复合微生物菌剂，通过微气泡曝气系统，促进复合微生物的繁殖与生长，并设置碳纤维填料，为微生物提供附着；所述的复合微生物菌剂包括红假单胞菌、枯草芽孢杆菌、产碱杆菌、放线菌、硝化菌、固氮菌、乳酸菌、类红环菌、小月菌，复合微生物菌剂的含量比例为2:2:2:1:1:1:0.5:0.5:0.5，投放比例为0.2kg/m3。按水面面积每5m2设置安装一根碳纤维管束填料，对应在池底设置一个直径为20cm的微气泡曝气器。
藻类吸附区，设置为悬浮藻池，池内设置推流器充分混合，藻类吸附区内养殖有小球藻、颤藻或鱼腥藻中的一种或多种，池内的水力停留时间为3-5h，池体深度为0.6-1.0m。
拦截网设置0.5m宽，其内填充有火山岩、炭渣和磁铁矿渣，三者的填充比例为1:1:0.2，火山岩直径为2-4cm、炭渣和磁铁矿渣选用直径1-2cm。水生植物种植区，依次种植挺水植物、浮水植物和沉水植物。挺水植物区内种植的植物为香蒲和再力花，浮水植物区内种植的植物为睡莲和凤眼莲，沉水植物区内种植的植物为粉绿狐尾藻和轮叶黑藻；种植长度比为2:1:1。
某电镀废水污水处理后，经前期处理后出水要求为《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）。经测定，其处理后出水水质如下表：
| COD | pH | TN | TP | F-53B | 总铬 | 镍 | |
| 出水 | 86mg/L | 6.5 | 27mg/L | 1.1mg/L | 112μg/L | 1.2mg/L | 0.83mg/L |
经本实施例工艺处理后，其出水水质如下：
| COD | pH | TN | TP | F-53B | 总铬 | 镍 | |
| 出水 | 35mg/L | 7.2 | 13mg/L | 0.3mg/L | 39 μg/L | 0.4mg/L | 0.28mg/L |
实施例二
某电镀废水处理后排入自然河道中，如图2，将各处理区沿自然河道设置，复合微生物菌剂的含量比例为2:2:2:1:1:1:0.5:0.5:0.5，投放比例为0.1kg/m3。按水面面积每5m2设置安装一根碳纤维管束填料，对应在河底设置一个直径为20cm的微气泡曝气器。藻类吸附区内养殖小球藻、颤藻或鱼腥藻中的一种或多种，可设置表面曝气机使藻类吸附区内水体混合均匀。拦截网的设置同实施例一。
沿自然河道设置挺水植物区、浮水植物区，和沉水植物区。挺水植物区内种植的植物为香蒲和再力花，浮水植物区内种植的植物为睡莲和凤眼莲，沉水植物区内种植的植物为粉绿狐尾藻和轮叶黑藻；种植长度比为2:1:1。本实施例选用种植长度分别为50m、25m、25m。
该电镀厂排入河道处，水质如下：
| COD | pH | TN | TP | F-53B | 总铬 | 镍 | |
| 出水 | 93mg/L | 6.5 | 25mg/L | 1.3mg/L | 98μg/L | 1.4mg/L | 0.75mg/L |
经河道改造后，实施运行处理2个月，河道下游水质如下：
| COD | pH | TN | TP | F-53B | 总铬 | 镍 | |
| 出水 | 32mg/L | 7.1 | 13mg/L | 0.4mg/L | 32μg/L | 0.5mg/L | 0.26mg/L |
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种去除电镀废水处理出水中微量重金属及痕量F-53B的方法，其特征在于：将经好氧生化处理后的电镀废水依次进行如下处理：
（1）微生物降解，在微生物降解区内投放复合微生物菌剂，通过微气泡曝气系统，促进复合微生物的繁殖与生长，并设置碳纤维填料，为微生物提供附着；所述的复合微生物菌剂由含量比例为：2-3:2-3: 2-3:1-2:1-2:1-2:0.5-1:0.5-1: 0.5-1的红假单胞菌、枯草芽孢杆菌、产碱杆菌、放线菌、硝化菌、固氮菌、乳酸菌、类红环菌、小月菌组成，投放比例为0.1-0.2kg/m3，用复合微生物对工业处理出水中氮磷及部分有机物予以去除；
（2）藻类吸附，在藻类吸附区内投放多种藻类，对污水中痕量难降解有机物吸附去除，其中所述的藻类为小球藻、颤藻或鱼腥藻中的一种或多种；
（3）生态植物修复，依次呈阶梯设置挺水植物区、浮水植物区和沉水植物区，并在所述挺水植物区、浮水植物区和沉水植物区之前均设置有拦截带隔开，所述拦截带为聚乙烯尼龙拦网，拦网内设置有体积比为1：1：0.2的火山岩、炭渣和磁铁矿渣；对污水进行生态修复，并进一步通过植物富集水体中痕量难降解有机物；
上述各反应区域设置在自然河道中。
2.根据权利要求1所述的一种去除电镀废水处理出水中微量重金属及痕量F-53B的方法，其特征在于，所述挺水植物区内种植的植物为香蒲和再力花，所述浮水植物区内种植的植物为睡莲和凤眼莲，所述沉水植物区内种植的植物为粉绿狐尾藻和轮叶黑藻；种植长度比为2:1:1。
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