CN110255722A - 一种印染废水用固定化微生物处理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种印染废水用固定化微生物处理剂及其制备方法，所述固定化微生物处理剂以麦糠、虾壳粉及碳纳米管、累托石为原料制出的多孔混合物作为载体，联合成膜剂，对功能性微生物和生物酶进行固定、包埋处理；所述功能性微生物包括热纤梭菌、硫酸盐还原菌、脱氮副球菌、斯氏杆菌；所述生物酶包括纤维素酶、果胶酶。其制备方法包括碳化、制备固定化载体、固定功能性微生物和生物酶、包埋处理等步骤。本发明利用固定化技术将微生物和生物酶限定于多孔载体的内部孔道及表面，使多孔载体中容载的色素或污染物得到及时分解、脱除，使处理剂能持续性发挥作用，并能多次循环使用。

Description

一种印染废水用固定化微生物处理剂及其制备方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，还涉及固定化技术领域，具体涉及一种印染废水用固定化微生物处理剂及其制备方法。

背景技术

固定化技术包括固定化酶技术和固定化微生物技术。固定化微生物技术是基于固定化酶技术发展起来的，通过化学或物理手段将游离微生物定位于限定的空间区域,以提高微生物细胞的浓度,使其保持较高的生物活性并反复利用的方法。固定化微生物技术有微生物密度高、酶活性高、反应速度快、耐毒害能力强、微生物流失少、产物易于分离等优点，主要应用于难处理有机废水、重金属污染废水及空气和土壤的污染治理领域。

印染厂每印染加工1吨纺织品，将排出90-180吨印染废水，产出量极大，印染废水含有大量纤维杂质、有机污染物、染料、浆料及部分油剂、酸碱、无机盐等。目前，印染废水的处理方法主要包括吸附法、混凝法、氧化还原法、离子交换法、膜分离法、生化法。由于氧化还原法、离子交换法、膜分离法的运行成本较高，难以推广于实际工业生产中；混凝法对于废水中的纤维成分、胶质、无机盐有较好的絮凝作用，但在印染废水的脱色方面有所限制；吸附法是借助多孔性质将废水中染料吸附于多孔物质表面，进而去除色素、染料及其他有害成分，对于低浓度印染废水的具有较好的处理效果，工业上常用的吸附剂有活性炭、活性硅藻土、活化煤、天然蒙脱土以及煤渣等，但吸附剂的容载量有限，当吸附值达到上限时，将失去脱色性能，甚至出现反渗作用，无法循环再生使用；生化法是利用微生物产生的次生代谢产物和生物酶对染料及有机污染物进行降解，从根本上消除环境污染。

结合吸附法和生化法生产一种可循环利用且高效脱除印染废水中的色素及污染物的固定化微生物处理剂，具有重大的经济效益和环境效益。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种冶金废水用磁性纳米吸附剂及其制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种印染废水用固定化微生物处理剂，所述固定化微生物处理剂以麦糠、虾壳粉及碳纳米管、累托石为原料制出的多孔混合物作为载体，联合成膜剂，对功能性微生物和生物酶进行固定、包埋处理；所述功能性微生物包括热纤梭菌、硫酸盐还原菌、脱氮副球菌、斯氏杆菌；所述生物酶包括纤维素酶、果胶酶。

优选的是，所述固定化微生物处理剂由以下组分及重量份组成：

优选的是，所述功能性微生物包括以下质量百分比的成分菌：热纤梭菌30-50％、硫酸盐还原菌25-35％、脱氮副球菌20-25％、斯氏杆菌5-10％。

优选的是，所述生物酶由纤维素酶、果胶酶按1：(0.2-0.4)的质量比混合而成。

优选的是，所述固定化微生物处理剂还包含10-15份淀粉黄原酸酯。

优选的是，所述固定化微生物处理剂还包含5-7份六偏磷酸钠。

优选的是，所述固定化微生物处理剂还包含6-10份聚合硫酸氯化铁铝。

优选的是，所述固定化微生物处理剂还包含2-4份双氰胺甲醛树脂。

优选的是，所述成膜剂包括硅酸钠、聚乙烯醇、海藻酸钠中的一种或多种。

本发明还提供上述一种印染废水用固定化微生物处理剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)碳化：以麦糠、虾壳粉为碳源，于300-400℃氮气环境中，碳化4-10h；

(2)制备固定化载体：将碳化后的麦糠、虾壳粉与碳纳米管、累托石共同加入1-3％氢氧化钾溶液中，50-80℃浸渍2h后，氮气保护下，600-800℃活化3-6h，冷却、酸洗、干燥后，得固定化载体；

(3)固定功能性微生物和生物酶：混合功能性微生物与固定化载体，将所得混合物加入3倍重量的玉米秸秆水解液中，30℃厌氧条件下共同培养7d后，35℃真空浓缩至固含量≧75％，加入生物酶，搅拌均匀后，自然风干，得固定化前体物质；

(4)包埋处理：将固定化前体物质与成膜剂混合均匀后，待成膜剂在固定化前体物质表面呈半凝固状态时，混入淀粉黄原酸酯、聚合硫酸氯化铁铝、双氰胺甲醛树脂，即得固定化微生物处理剂。

本发明的有益效果：

(1)本发明利用固定化技术将功能性微生物和生物酶限定于多孔载体的内部孔道及表面，两者协同脱色、降解COD，多孔载体吸附的色素或污染物与微生物或酶接触后，迅速发生多种复杂的生化反应，及时分解、脱除多孔载体中吸纳容载的无机盐、氨氮、硫化物、有机物及显色物质等，使处理剂能持续性发挥作用，并能多次循环使用，降低废水处理成本。

(2)本发明采用成膜剂对功能性微生物和生物酶进行包埋处理，不仅有助于提高固定化结构体的稳定性，防止微生物和酶的流失，同时，成膜剂还起到保护、缓冲的作用，避免微生物与印染废水直接接触，出现大量死亡、失活的现象，印染废水透过成膜剂缓慢渗于多孔载体的阶段相当于功能性微生物驯化的过程，提高其耐毒害能力。

(3)本发明生产的固定化处理剂中还含有淀粉黄原酸酯、六偏磷酸钠、聚合硫酸氯化铁铝、双氰胺甲醛树脂，多组分的联合处理使印染废水在净化过程中发挥出最大的协同优势，脱色率超过95％，COD去除率达到85％以上，实现达标排放。以淀粉黄原酸酯和六偏磷酸钠作为金属螯合剂，对印染废水中的金属离子进行络合；以聚合硫酸氯化铁铝为絮凝剂，对印染废水中悬浮物、纤维杂质等进行沉降，实现固液分离；以双氰胺甲醛树脂为有机脱色剂，其分子链上的各种活性基团与染料分子中的磺酸基、羧酸基等阴离子基团相互结合生成难溶盐，加之高分子吸附架桥作用，实现对印染废水脱色处理。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供一实施例的印染废水用固定化微生物处理剂，所述固定化微生物处理剂以麦糠、虾壳粉及碳纳米管、累托石为原料制出的多孔混合物作为载体，联合成膜剂，对功能性微生物和生物酶进行固定、包埋处理；所述功能性微生物包括热纤梭菌、硫酸盐还原菌、脱氮副球菌、斯氏杆菌；所述生物酶包括纤维素酶、果胶酶。

该固定化微生物处理剂以麦糠、虾壳粉及碳纳米管、累托石为原料制出的多孔混合物作为固定化载体，利用所得混合物的吸附性能和分子筛功能对微生物和酶进行富集，麦糠、虾壳粉及碳纳米管、累托石存在的较优的重量份区间分别为30-60份、20-40份、10-20份、25-45份。

上述固定化载体的制备方法具体如下：

(1)碳化：以麦糠、虾壳粉为碳源，于300-400℃氮气环境中，碳化4-10h；

(2)制备固定化载体：将碳化后的麦糠、虾壳粉与碳纳米管、累托石共同加入1-3％氢氧化钾溶液中，50-80℃浸渍2h后，氮气保护下，600-800℃活化3-6h，冷却、酸洗、干燥后，得固定化载体。

该固定化微生物处理剂利用固定化技术将功能性微生物和生物酶集中限定于所述固定化载体内孔和表面，实现协同脱色、降解COD的目的，多孔固定化载体先对印染废水中色素及污染物进行吸附，再传递给负载的功能性微生物和生物酶，借助微生物生化作用及酶的分解作用，及时分解、脱除多孔载体中吸纳容载的无机盐、氨氮、硫化物、有机物及显色物质等，使处理剂能持续性发挥作用，并能多次循环使用，减小废水处理成本。功能性微生物和生物酶存在的较优的重量份区间分别为12-18份、1-5份，其中，功能性微生物由30-50％热纤梭菌、25-35％硫酸盐还原菌、20-25％脱氮副球菌、5-10％斯氏杆菌组成，生物酶由纤维素酶、果胶酶按1：(0.2-0.4)的质量比混合而成。

上述功能性微生物和生物酶的固定化处理方法具体如下：

混合功能性微生物与固定化载体，将所得混合物加入3倍重量的玉米秸秆水解液中，30℃厌氧条件下共同培养7d后，35℃真空浓缩至固含量≧75％，加入生物酶，搅拌均匀后，自然风干，得固定化前体物质。

该固定化微生物处理剂还采用成膜剂对所固定的微生物和酶进行包埋处理，不仅有助于提高固定化结构体的稳定性，防止微生物和酶的流失，同时，成膜剂还起到保护、缓冲的作用，避免功能性微生物与印染废水直接接触，出现大量死亡、失活的现象，印染废水透过成膜剂缓慢渗于多孔载体的阶段相当于功能性微生物驯化的过程，提高其耐毒害能力。成膜剂存在的较优的重量份区间为20-25份，包括硅酸钠、聚乙烯醇、海藻酸钠中的一种或多种。

该固定化微生物处理剂还配以淀粉黄原酸酯、六偏磷酸钠、聚合硫酸氯化铁铝、双氰胺甲醛树脂，多组分的联合处理使印染废水在净化过程中发挥出最大的协同优势，脱色率超过95％，COD去除率达到85％以上，实现达标排放。以淀粉黄原酸酯和六偏磷酸钠作为金属螯合剂，对印染废水中的金属离子进行络合，两者存在的较优的重量份区间分别为10-15份、5-7份；以聚合硫酸氯化铁铝为絮凝剂，对印染废水中悬浮物、纤维杂质等进行沉降，实现固液分离，其存在的较优的重量份区间为6-10份；以双氰胺甲醛树脂为有机脱色剂，其分子链上的各种活性基团与染料分子中的磺酸基、羧酸基等阴离子基团相互结合生成难溶盐，加之高分子吸附架桥作用，实现对印染废水脱色处理，其存在的较优的重量份区间为2-4份。

该固定化微生物处理剂的制备方法具体如下：

将所得固定化前体物质与成膜剂混合均匀后，待成膜剂在固定化前体物质表面呈半凝固状态时，混入淀粉黄原酸酯、聚合硫酸氯化铁铝、双氰胺甲醛树脂，即得固定化微生物处理剂。

实施例1：固定化载体的制备

(1)碳化：以45份麦糠、30份虾壳粉为碳源，于350℃氮气环境中，碳化4-10h；

(2)制备固定化载体：将碳化后的麦糠、虾壳粉与15份碳纳米管、35份累托石共同加入2％氢氧化钾溶液中，65℃浸渍2h后，氮气保护下，700℃活化4h，冷却、酸洗、干燥后，得固定化载体。

实施例2：功能型微生物及生物酶的制备

(1)制备功能型微生物：将40％热纤梭菌、30％硫酸盐还原菌、22％脱氮副球菌、8％斯氏杆菌混合均匀，4℃密封备用；

(2)制备生物酶：按1：0.3的质量比混合纤维素酶、果胶酶，4℃密封备用。

实施例3：功能型微生物及生物酶的固定化

分别称取15份功能型微生物和3份生物酶，将所称取的功能性微生物与实施例1中制出的固定化载体混合后，共同加入3倍重量的玉米秸秆水解液中，30℃厌氧条件下共同培养7d后，35℃真空浓缩至固含量≧75％，加入生物酶，搅拌均匀后，自然风干，得固定化前体物质。

实施例4：固定化微生物处理剂的制备

将所得固定化前体物质与23份聚乙烯醇混合均匀后，待聚乙烯醇成膜剂在固定化前体物质表面呈半凝固状态时，混入13份淀粉黄原酸酯、6份六偏磷酸钠、8份聚合硫酸氯化铁铝、3份双氰胺甲醛树脂，即得固定化微生物处理剂。

实施例5：采用固定化微生物处理剂处理印染废水

按5g/L的投量将所得固定化微生物处理剂加入纺织厂排出的印染废水中，30℃下处理36h，按GB8978-1996标准对处理前后的印染废水进行理化性质检测，并计算色度、浊度去除率，试验结果如下表所示：

综上所述，本发明生产固定化微生物处理剂对于印染废水有很好的脱色、去浊、脱除重金属作用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种印染废水用固定化微生物处理剂，其特征在于，所述固定化微生物处理剂以麦糠、虾壳粉及碳纳米管、累托石为原料制出的多孔混合物作为载体，联合成膜剂，对功能性微生物和生物酶进行固定、包埋处理；所述功能性微生物包括热纤梭菌、硫酸盐还原菌、脱氮副球菌、斯氏杆菌；所述生物酶包括纤维素酶、果胶酶。

2.根据权利要求1所述一种印染废水用固定化微生物处理剂，其特征在于，所述固定化微生物处理剂由以下组分及重量份组成：

3.根据权利要求1或2任意所述一种印染废水用固定化微生物处理剂，其特征在于，所述功能性微生物包括以下质量百分比的成分菌：热纤梭菌30-50％、硫酸盐还原菌25-35％、脱氮副球菌20-25％、斯氏杆菌5-10％。

4.根据权利要求1或2任意所述一种印染废水用固定化微生物处理剂，其特征在于，所述生物酶由纤维素酶、果胶酶按1：(0.2-0.4)的质量比混合而成。

5.根据权利要求1或2任意所述一种印染废水用固定化微生物处理剂，其特征在于，所述固定化微生物处理剂还包含10-15份淀粉黄原酸酯。

6.根据权利要求1或2任意所述一种印染废水用固定化微生物处理剂，其特征在于，所述固定化微生物处理剂还包含5-7份六偏磷酸钠。

7.根据权利要求1或2任意所述一种印染废水用固定化微生物处理剂，其特征在于，所述固定化微生物处理剂还包含6-10份聚合硫酸氯化铁铝。

8.根据权利要求1或2任意所述一种印染废水用固定化微生物处理剂，其特征在于，所述固定化微生物处理剂还包含2-4份双氰胺甲醛树脂。

9.根据权利要求1或2任意所述一种印染废水用固定化微生物处理剂，其特征在于，所述成膜剂包括硅酸钠、聚乙烯醇、海藻酸钠中的一种或多种。

10.如权利要求1-9任一项所述一种印染废水用固定化微生物处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)碳化：以麦糠、虾壳粉为碳源，于300-400℃氮气环境中，碳化4-10h；

(2)制备固定化载体：将碳化后的麦糠、虾壳粉与碳纳米管、累托石共同加入1-3％氢氧化钾溶液中，50-80℃浸渍2h后，氮气保护下，600-800℃活化3-6h，冷却、酸洗、干燥后，得固定化载体；

(3)固定功能性微生物和生物酶：混合功能性微生物与固定化载体，将所得混合物加入3倍重量的玉米秸秆水解液中，30℃厌氧条件下共同培养7d后，35℃真空浓缩至固含量≧75％，加入生物酶，搅拌均匀后，自然风干，得固定化前体物质；

(4)包埋处理：将固定化前体物质与成膜剂混合均匀后，待成膜剂在固定化前体物质表面呈半凝固状态时，混入淀粉黄原酸酯、聚合硫酸氯化铁铝、双氰胺甲醛树脂，即得固定化微生物处理剂。