CN111517477A - 一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒、制备方法及应用 - Google Patents

一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒、制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111517477A
CN111517477A CN202010406047.3A CN202010406047A CN111517477A CN 111517477 A CN111517477 A CN 111517477A CN 202010406047 A CN202010406047 A CN 202010406047A CN 111517477 A CN111517477 A CN 111517477A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reducing bacteria
sulfate reducing
carbon source
slow
rare earth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010406047.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111517477B (zh
Inventor
辛在军
吴永明
孙小艳
邓觅
姚忠
王玺洋
李亮
李晓辉
游海林
陈艺超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangxi Academy Of Sciences
Original Assignee
Jiangxi Academy Of Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangxi Academy Of Sciences filed Critical Jiangxi Academy Of Sciences
Priority to CN202010406047.3A priority Critical patent/CN111517477B/zh
Publication of CN111517477A publication Critical patent/CN111517477A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111517477B publication Critical patent/CN111517477B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C02F3/345—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used for biological oxidation or reduction of sulfur compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C02F3/347—Use of yeasts or fungi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/08—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer
    • C12N11/082—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C12N11/084—Polymers containing vinyl alcohol units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/10—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a carbohydrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/14—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an inorganic carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/101—Sulfur compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/06—Nutrients for stimulating the growth of microorganisms
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/22—Improving land use; Improving water use or availability; Controlling erosion

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

本发明涉及水环境保护领域，具体涉及一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒、制备方法及应用，解决SRB处理酸性矿山废水中硫酸盐还原菌受到重金属毒害及碳源不足影响其实际应用效果的问题。该包埋颗粒为多层结构，由内至外依次为硫酸盐还原菌挂膜生物炭层、复合水解酶缓释碳源层、吸附层和交联层构成。本发明提供的包埋颗粒集成的双重水解催化系统，能够加速缓释碳源释放，提供反应所需的厌氧环境，降低重金属及酸根离子对硫酸盐还原菌的毒害作用，提高其实际应用效果，能够有效降低酸性矿山废水及离子型稀土矿山废水的硫酸根及重金属离子。

Description

一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒、制 备方法及应用
技术领域
本发明涉及属于水环境保护领域，具体涉及一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒、制备方法及应用。
背景技术
硫酸盐还原菌（SRB）是一类厌氧还原菌，在厌氧条件下可以利用有机碳还原硫酸根离子，产生S2-离子，S2-离子与水体中的重金属产生硫化物沉淀，同时产生碱性物质以提高pH，同时实现硫酸根离子及重金属离子的去除。SRB法理酸性矿山废水（Acid MineDrainage，AMD）具有显著的优势，SRB法具有成本低、适用性强、无二次污染等优点。
然而，用SRB处理矿山废水存在明显的不足，重金属对微生物具有普遍的毒性，重金属明显地抑制硫酸盐还原菌的活性，游离的细菌与废水中金属离子直接接触，难免会受到金属离子的毒害，从而导致SRB活性降低，处理重金属的效率下降。
微生物固定化技术是通过物理或化学的方法将游离的微生物定位于限定的空间区域，可有效维持微生物量，削弱环境因素及毒性物质对微生物的影响，使其保持活性并可反复利用的新技术，已经有越来越的应用采用微生物固定化技术。
另外，硫酸盐还原菌进行污水处理的过程中，碳源是保证其处理效果的手段之一，传统碳源乳酸钠、乙醇等不仅成本高、不易运输，而且液体碳源往往具有一定毒性。近年来相关学者纷纷提出很多可代替传统碳源的新型碳源，其中生物质材料基于安全性和经济性成为重要的碳源。然而SRB在利用这些碳源时，还原产S2-，速率很低，严重影响了其应用前景。
专利CN109136215A公开了一种采用氧化石墨烯溶胶固定硫酸盐还原菌的技术，以提高硫酸盐还原菌的活性，削弱重金属对硫酸盐还原菌的影响，需外加碳源。CN109626577A公开了一种氧化石墨烯强化厌氧氨氧化颗粒及其制备方法，采用氧化石墨烯强化通过颗粒包埋技术制成了一种块状包埋颗粒，比较适合工业化批量生产，然而使用过程中也需要外加添加碳源。CN110697907A公布了一种固定化复合菌群材料及其制备方法，以聚乙烯醇、海藻酸钠作为外层包埋剂，外层添加玉米秸秆为反硝化菌提供碳源，但是碳源没有经过处理，影响其实际应用效果。
发明内容
为解决SRB法处理酸性矿山废水应用中存在的缺陷，本发明提供了一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒、制备方法及其应用。包埋颗粒集成缓释碳源及双重催化系统，能够有效降低酸性矿山废水及离子型稀土矿山废水的硫酸根及重金属离子。具体技术方案如下：
一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒：该包埋颗粒为多层结构，由内至外依次为硫酸盐还原菌挂膜生物炭层、复合水解酶缓释碳源层、吸附层和交联层构成；
所述硫酸盐还原菌挂膜生物炭层包括硫酸盐还原菌和生物炭；所述复合水解酶缓释碳源层包括缓释碳源、沸石和水解酶菌；吸附层包括海藻酸钠、聚乙烯醇及硅藻土；所述交联层包括硼酸、CaCl2和Na2SO4。
进一步的技术方案，所述生物炭为纳米零价铁生物炭；所述缓释碳源为碱改性的缓释碳源；所述沸石为H型丝光沸石；所述水解酶菌为复合性霉菌；所述硅藻土为碱改性硅藻土。
进一步的技术方案，所述交联层物质具体为质量百分比10%氯化钙、4%硼酸和0.4mol/L溶液浓度的Na2SO4。
进一步的技术方案，所述硫酸盐还原菌挂膜生物炭层、复合水解酶缓释碳源层的质量比为1-3:2-15；所述海藻酸钠、聚乙烯醇及硅藻土的质量比为0.15-1.5：5-9：2-7。
进一步的技术方案，所述复合水解酶菌包括木霉菌和曲霉菌；所述缓释碳源包括玉米秸秆、甘蔗渣或稻草的一种或多种。
本发明还提供前述处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒的制备方法：包括以下步骤；
（1）首先将筛选的硫酸盐还原菌进行无氧富集培养，得到硫酸盐还原菌富集液；硫酸盐还原菌富集液与无菌水按照质量比1：9制成无氧挂膜液；将颗粒状纳米零价铁生物炭加入到所述无氧挂膜液中，挂膜4—7天，得到挂膜生物炭球；
（2）将复合性霉菌进行富集培养，得到霉菌富集液；将霉菌富集液按照1：9加入到无菌水中得到复合霉菌挂膜液；在所述复合霉菌挂膜液中按照每100ml投加3-5gH型丝光沸石，保持有氧状态挂膜3—7天，得到挂膜沸石；
（3）对缓释碳源进行碱改性后无菌水冲洗烘干；所述挂膜沸石与改性后缓释碳源按照质量比1-4:25-200混合均匀，得到挂膜沸石缓释碳源混合物；
（4）所述挂膜沸石缓释碳源混合物在混料机中均匀混合，后送入滚式造粒机，以所述挂膜生物炭球为核心，造粒成型为直径0.3-2.5cm复合生物制剂颗粒；
（5）对硅藻土进行碱改性后加入到海藻酸钠和聚乙烯醇90℃恒温水浴形成的凝胶中，充分混匀形成包埋载体凝胶；
（6）将所述加入到所述包埋载体凝胶中，使得包埋载体凝胶充分包裹复合生物制剂颗粒，形成硫酸盐还原菌包埋颗粒前体；
（7）将硫酸盐还原菌包埋颗粒前体加入到硼酸CaCl2溶液中，交联2-3h后，再加入到Na2SO4溶液交联1-2h，洗净，最终得到强化型固定化硫酸盐还原菌包埋颗粒。
进一步的技术方案，硫酸盐还原菌进行无氧富集培养采用如下方式：将硫酸盐还原菌加入到在Postgate培养基，无氧条件，35℃、150r/min的恒温振荡培养箱中进行振，恒温条件下振荡培育2-3天，重复培养2-3次；
复合霉菌有氧富集液培养采用如下方式：将复合霉菌加入到在虎红酸钠培养基，有氧条件，28℃、150r/min的恒温振荡培养箱中进行振，恒温条件下振荡培育2-3天，重复培养2-3次。
进一步的技术方案，颗粒状纳米零价铁生物炭采用如下方式制备：将颗粒状生物炭加入以无水乙醇和水为分散剂的硫酸亚铁溶液中充分搅拌，然后逐滴加入硼氢化钠溶液，洗净烘干制得。
进一步的技术方案，缓释碳源改性采用如下方式：烘干粉碎过60目筛，然后称取碳源生物质，浸入到质量百分比30％的氢氧化钠溶液中，搅拌，反应时间为12h～24h，经过滤、洗涤和烘干，得到碱改性缓释碳源；
硅藻土改性采用如下方式：将硅藻土加入到浓度为5mol/LNaOH溶液，120r/min的摇床中振荡12h～24h，后用蒸馏水漂洗过滤。
本发明提供前述任一所述处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒的应用方法：将强化型固定化硫酸盐还原菌包埋颗粒直接置于酸性矿山废水处理装置或者人工湿地中，用于修复酸性矿山废水及离子型稀土矿山废水。
本发明的有益效果：
（1）采用纳米零价铁生物炭负载SRB还原菌，不但为SRB还原菌提供了更多的表面附着位置，生物炭表面的零价铁在酸性稀土废水中的腐蚀过程消耗水中的H+，提升了微生物生长环境中的pH值，减轻酸性对SRB的抑制。
（2）加入复合水解霉菌不但能够水解缓释碳源，提高内部颗粒用碳源，而且由于复合水解霉菌的繁殖生长消耗氧气，进一步的营造了包埋颗粒内部硫酸盐还原菌所需的厌氧环境，更加有利于其发挥厌氧还原作用。
（3）采用H型丝光沸石负载复合水解霉菌，沸石具有很多的比表面积，可以为霉菌提供更多的附着位点，不但可以发挥复合水解霉菌对缓释碳源中纤维素的水解作用，而且H型丝光沸石作为一种固体酸，本身具有特殊的层状结构，其具有优良的选择性、吸附性、选择性离子交换、催化反应性，在纤维素水解为葡萄糖到过程中起到重要的催化加速水解作用。
（4）对缓释碳源预先进行碱改性，不但增加了缓释碳源的可水解度，加快了水解，而且可以通过缓释碳源的碱性减缓酸性废水酸根离子对硫酸盐还原菌的毒害作用。
（5）通过碱性缓释碳源及碱性H型丝光沸石催化剂及碱性颗粒载体，为硫酸盐还原菌在实际反应中营造出了偏中性的反应环境，能够充分利用缓释碳源水解产生的葡萄糖及及乙酸，能够具有较高的还原产S2-速率，能够保证快速还原水体中的硫酸根离子，沉淀水体的重金属离子。
（6）通过优化硫酸盐还原菌反应所需的pH值及溶解氧条件，通过复合强化的双重催化剂催化水解缓释碳源碳源释放，有效解决了SRB应用过程中受到酸根及重金属离子毒害及碳源不足导致的应用效果不佳的问题。
（7）对硅藻土进行碱改性并且作为包埋载体的一部分，对细胞无损害，不但弥补了有机载体机械性能差的弱点，而且由于碱改性对起到了保护硫酸盐还原菌的屏障作用，减少酸根及重金属离子对硫酸盐还原作用的毒害。
（8）采用海藻酸钠及氯化钙作为包埋载体及交联剂的成分，氯化钙能与藻酸钠反应生成海藻酸钙不溶物，促使PVA分子中形成氢键，产生互穿网络结构，使载体结构更加完善，以促进微生物的生长，加大载体内底物和产物的传递。
（9）可以适应不同污染污染浓度水体的修复，在污染浓度较高时，通过提高H型丝光沸石及复合水解酶的量既可以提高包埋颗粒对污染水体的净化速度。另外，需要对污染水体进行长时间净化时，只需提高包埋颗粒中复合水解酶缓释碳源层的相对含量即可。
（10）本发明制备方法，基于微生物固定化技术，采用聚乙烯醇—硼酸包埋法，避免了硫酸盐还原菌与酸性废水的直接接触，从而解决强酸和高浓度重金属对硫酸盐还原菌的抑制作用。
附图说明
图1 本发明处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒的结构示意图；
附图标记：
A-硫酸盐还原菌挂膜生物炭层、B-复合水解酶缓释碳源层、C-吸附层、D-交联层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按如下步骤制备强化型固定化硫酸盐还原菌包埋颗粒：
（1）首先将筛选的硫酸盐还原菌进行无氧富集培养，得到硫酸盐还原菌富集液；硫酸盐还原菌富集液与无菌水按照质量比1：9制成无氧挂膜液；将颗粒状纳米零价铁生物炭加入到所述无氧挂膜液中，挂膜4—7天，得到挂膜生物炭球；
（2）将复合性霉菌进行富集培养，得到霉菌富集液；将霉菌富集液按照1：9加入到无菌水中得到复合霉菌挂膜液；在所述复合霉菌挂膜液中按照每100ml投加3-5gH型丝光沸石，保持有氧状态挂膜3—7天，得到挂膜沸石；
（3）对缓释碳源进行碱改性后无菌水冲洗烘干；所述挂膜沸石与改性后缓释碳源按照质量比2:170混合均匀，得到挂膜沸石缓释碳源混合物；
（4）所述挂膜沸石缓释碳源混合物在混料机中均匀混合，后送入滚式造粒机，以所述挂膜生物炭球为核心，造粒成型为直径0.3-2.5cm复合生物制剂颗粒；硫酸盐还原菌挂膜生物炭层、复合水解酶缓释碳源层之比设置为2：13
（5）对硅藻土进行碱改性后加入到海藻酸钠和聚乙烯醇90℃恒温水浴形成的凝胶中，充分混匀形成包埋载体凝胶；
（6）将所述加入到所述包埋载体凝胶中，使得包埋载体凝胶充分包裹复合生物制剂颗粒，形成硫酸盐还原菌包埋颗粒前体；
（7）将硫酸盐还原菌包埋颗粒前体加入到硼酸CaCl2溶液中，交联2-3h后，再加入到NaSO4溶液交联1-2h，洗净，最终得到强化型固定化硫酸盐还原菌包埋颗粒。
实施例2
步骤同实施例1，所不同的是挂膜沸石与改性后缓释碳源按照质量比3：200；硫酸盐还原菌挂膜生物炭层、复合水解酶缓释碳源层之比设置为3：14。
实施例3
采用实验室人工湿地模拟系统，设置为垂直流湿地与表面流湿地串联的方式，湿地基质中下层填充体积比为30%的实施例1制备的硫酸盐还原菌包埋颗粒。采用人工模拟重金属铅-硫酸铵复合污染，其中铅进水浓度为10mg/L，硫酸铵进水浓度设置为900mg/L，温度设置为25-35℃，水力停留时间设置为72h，并适当补充碳源。湿地系统先以10%进水浓度运行15天，再以30%进水浓度运行15天周，再以70%进水浓度运行15天。待系统稳定后，以100%进水浓度连续运行3个月。整个试验期间，每间隔2天，取出水测定Pb浓度及硫酸盐浓度。出水均能低于江西省地方标准DB 36 1016—2018《离子型稀土矿山开采水污染物排放标准》中关于重金属铅及硫酸盐的浓度限值。
实施例4
步骤同实施例3，所不同的是进水选择赣南某离子型稀土矿区浸矿废水污染的河水，温度设置为25-35℃，水力停留时间设置为72h，系统不补充碳源。系统不进行预运行，浸矿废水污染的河水直接进入系统中，系统连续持续运行4个月，前两个月进水中补充适当碳源，后2个月不补充碳源。整个试验期间，每间隔3天，取出水测定Pb浓度及硫酸盐浓度。实验前2个月，出水均能达到江西省地方标准DB 36 1016—2018（离子型稀土矿山开采水污染物排放标准）中关于重金属铅及硫酸盐的标准，试验后两个月出水中重金属铅及硫酸盐浓度有升高的趋势，除了最后2个采样出水超过江西省地方标准DB 36 1016—2018（离子型稀土矿山开采水污染物排放标准）中关于重金属铅及硫酸盐的标准，其他出水均能低于江西省地方标准DB 36 1016—2018《离子型稀土矿山开采水污染物排放标准》中关于重金属铅及硫酸盐的浓度限值
实施例5
选择位于抚州某村的复合污染废水为实验对象。该村上游为硫矿厂，排出的废水中含有大量硫酸根离子，硫矿厂废水与村里的生活污水混合后成为复合污染废水，复合污染废水进入到人工湿地处理系统中。该系统包括人工湿地前处理系统和人工湿地处理系统。其中人工湿地前处理系统由格栅池、沉淀池、厌氧水解池及调节池及相应配套设施构成；人工湿地系统由水平潜流人工湿地、复合垂直流湿地、表面流湿地、生态塘及相应配套设施构成。
将实施例2制备的硫酸盐还原菌包埋颗粒加入到厌氧水解池中，投加量为0.5kg/m3污水，保持厌氧水解池厌氧状态。从3月份到10月份持续观测，取样测定出水水质，出水pH值总体呈现中性偏酸性，硫酸根离子在20mg/L以下。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒，其特征在于：该包埋颗粒为多层结构，由内至外依次为硫酸盐还原菌挂膜生物炭层、复合水解酶缓释碳源层、吸附层和交联层构成；
所述硫酸盐还原菌挂膜生物炭层包括硫酸盐还原菌和生物炭；所述复合水解酶缓释碳源层包括缓释碳源、沸石和水解酶菌；吸附层包括海藻酸钠、聚乙烯醇及硅藻土；所述交联层包括硼酸、CaCl2和Na2SO4。
2.根据权利要求1所述的一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒，其特征在于：所述生物炭为纳米零价铁生物炭；所述缓释碳源为碱改性的缓释碳源；所述沸石为H型丝光沸石；所述水解酶菌为复合性霉菌；所述硅藻土为碱改性硅藻土。
3.根据权利要求1所述的一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒，其特征在于：所述交联层物质具体为质量百分比10%氯化钙、4%硼酸和0.4mol/L溶液浓度的NaSO4。
4.根据权利要求1所述的一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒，其特征在于：所述硫酸盐还原菌挂膜生物炭层、复合水解酶缓释碳源层的质量比为1-3:2-15；所述海藻酸钠、聚乙烯醇及硅藻土的质量比为0.15-1.5：5-9：2-7。
5.根据权利要求2所述的一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒，其特征在于：所述复合水解酶菌包括木霉菌和曲霉菌；所述缓释碳源包括玉米秸秆、甘蔗渣或稻草的一种或多种。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒的制备方法：其特征在于包括以下步骤；
（1）首先将筛选的硫酸盐还原菌进行无氧富集培养，得到硫酸盐还原菌富集液；硫酸盐还原菌富集液与无菌水按照质量比1：9制成无氧挂膜液；将颗粒状纳米零价铁生物炭加入到所述无氧挂膜液中，挂膜4—7天，得到挂膜生物炭球；
（2）将复合性霉菌进行富集培养，得到霉菌富集液；将霉菌富集液按照1：9加入到无菌水中得到复合霉菌挂膜液；在所述复合霉菌挂膜液中按照每100ml投加3-5gH型丝光沸石，保持有氧状态挂膜3—7天，得到挂膜沸石；
（3）对缓释碳源进行碱改性后无菌水冲洗烘干；所述挂膜沸石与改性后缓释碳源按照质量比1-4:25-200混合均匀，得到挂膜沸石缓释碳源混合物；
（4）所述挂膜沸石缓释碳源混合物在混料机中均匀混合，后送入滚式造粒机，以所述挂膜生物炭球为核心，造粒成型为直径0.3-2.5cm复合生物制剂颗粒；
（5）对硅藻土进行碱改性后加入到海藻酸钠和聚乙烯醇90℃恒温水浴形成的凝胶中，充分混匀形成包埋载体凝胶；
（6）将所述加入到所述包埋载体凝胶中，使得包埋载体凝胶充分包裹复合生物制剂颗粒，形成硫酸盐还原菌包埋颗粒前体；
（7）将硫酸盐还原菌包埋颗粒前体加入到硼酸CaCl2溶液中，交联2-3h后，再加入到Na2SO4溶液交联1-2h，洗净，最终得到强化型固定化硫酸盐还原菌包埋颗粒。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：硫酸盐还原菌进行无氧富集培养采用如下方式：将硫酸盐还原菌加入到在Postgate培养基，无氧条件，35℃、150r/min的恒温振荡培养箱中进行振，恒温条件下振荡培育2-3天，重复培养2-3次；
复合霉菌有氧富集液培养采用如下方式：将复合霉菌加入到在虎红酸钠培养基，有氧条件，28℃、150r/min的恒温振荡培养箱中进行振，恒温条件下振荡培育2-3天，重复培养2-3次。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：颗粒状纳米零价铁生物炭采用如下方式制备：将颗粒状生物炭加入以无水乙醇和水为分散剂的硫酸亚铁溶液中充分搅拌，然后逐滴加入硼氢化钠溶液，洗净烘干制得。
9.根据根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：缓释碳源改性采用如下方式：烘干粉碎过60目筛，然后称取碳源生物质，浸入到质量百分比30％的氢氧化钠溶液中，搅拌，反应时间为12h～24h，经过滤、洗涤和烘干，得到碱改性缓释碳源；
硅藻土改性采用如下方式：将硅藻土加入到浓度为5mol/LNaOH溶液，120r/min的摇床中振荡12h～24h，后用蒸馏水漂洗过滤。
10.根据权利要求1-5任一所述的一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒的应用，其特征在于：将强化型固定化硫酸盐还原菌包埋颗粒直接置于酸性矿山废水处理装置或者人工湿地中，用于修复酸性矿山废水及离子型稀土矿山废水。
CN202010406047.3A 2020-05-14 2020-05-14 一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒、制备方法及应用 Active CN111517477B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010406047.3A CN111517477B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒、制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010406047.3A CN111517477B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒、制备方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111517477A true CN111517477A (zh) 2020-08-11
CN111517477B CN111517477B (zh) 2021-01-22

Family

ID=71905427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010406047.3A Active CN111517477B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒、制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111517477B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112875832A (zh) * 2021-03-17 2021-06-01 辽宁工程技术大学 一种碱性缓释材料的制备方法
CN113025606A (zh) * 2021-02-25 2021-06-25 浙江工业大学 用于尾矿修复的微生物胶囊及三位一体尾矿原位修复方法
CN113072191A (zh) * 2021-04-22 2021-07-06 山东大学 一种铁强化硫酸盐去除的人工湿地系统及使用方法与应用
CN114133043A (zh) * 2021-12-21 2022-03-04 哈尔滨工业大学 一种缓释碳源材料的制备方法及其应用
CN115108685A (zh) * 2022-07-28 2022-09-27 湖南中森环境科技有限公司 一种用于矿井酸性废水原位治理的改性活性炭载体
CN115353258A (zh) * 2022-08-29 2022-11-18 江苏利然环保科技有限公司 一种提升水体水质的模块化水净化装置
CN115611437A (zh) * 2022-10-28 2023-01-17 上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司 一种用于地下水金属锑污染的生物修复材料及其制备方法
CN116553714A (zh) * 2023-01-04 2023-08-08 广东桃林生态环境有限公司 有机复合碳源为挂膜载体的挂膜方法、生物膜和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050020441A (ko) * 2003-08-22 2005-03-04 (주)대우건설 황산염 환원세균을 이용한 산성 광산배수의 정화방법 및정화장치
CN104651347A (zh) * 2015-02-26 2015-05-27 辽宁工程技术大学 一种硫酸盐还原菌固定化颗粒及其制备和使用方法
CN106636057A (zh) * 2016-11-30 2017-05-10 湖南大学 一种营养源固定硫酸盐还原菌小球及其制备方法与用途
CN107446911A (zh) * 2017-07-28 2017-12-08 华南理工大学 一种微生物包埋固定化小球及其方法与专用装置和应用
CN108996668A (zh) * 2018-06-27 2018-12-14 江苏龙腾工程设计股份有限公司 一种高效缓释碳源改性玉米芯、制备方法及应用
CN110643593A (zh) * 2019-11-14 2020-01-03 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种改性玉米秸秆材料固定化农用微生物菌剂的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050020441A (ko) * 2003-08-22 2005-03-04 (주)대우건설 황산염 환원세균을 이용한 산성 광산배수의 정화방법 및정화장치
CN104651347A (zh) * 2015-02-26 2015-05-27 辽宁工程技术大学 一种硫酸盐还原菌固定化颗粒及其制备和使用方法
CN106636057A (zh) * 2016-11-30 2017-05-10 湖南大学 一种营养源固定硫酸盐还原菌小球及其制备方法与用途
CN107446911A (zh) * 2017-07-28 2017-12-08 华南理工大学 一种微生物包埋固定化小球及其方法与专用装置和应用
CN108996668A (zh) * 2018-06-27 2018-12-14 江苏龙腾工程设计股份有限公司 一种高效缓释碳源改性玉米芯、制备方法及应用
CN110643593A (zh) * 2019-11-14 2020-01-03 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种改性玉米秸秆材料固定化农用微生物菌剂的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王海霞等: "硫酸盐还原菌处理模拟酸性矿山废水", 《济南大学学报（自然科学版）》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113025606B (zh) * 2021-02-25 2023-09-01 浙江工业大学 用于尾矿修复的微生物胶囊及三位一体尾矿原位修复方法
CN113025606A (zh) * 2021-02-25 2021-06-25 浙江工业大学 用于尾矿修复的微生物胶囊及三位一体尾矿原位修复方法
CN112875832B (zh) * 2021-03-17 2022-08-23 辽宁工程技术大学 一种碱性缓释材料的制备方法
CN112875832A (zh) * 2021-03-17 2021-06-01 辽宁工程技术大学 一种碱性缓释材料的制备方法
CN113072191A (zh) * 2021-04-22 2021-07-06 山东大学 一种铁强化硫酸盐去除的人工湿地系统及使用方法与应用
CN113072191B (zh) * 2021-04-22 2022-06-07 山东大学 一种铁强化硫酸盐去除的人工湿地系统及使用方法与应用
CN114133043A (zh) * 2021-12-21 2022-03-04 哈尔滨工业大学 一种缓释碳源材料的制备方法及其应用
CN115108685A (zh) * 2022-07-28 2022-09-27 湖南中森环境科技有限公司 一种用于矿井酸性废水原位治理的改性活性炭载体
CN115108685B (zh) * 2022-07-28 2023-10-20 湖南中森环境科技有限公司 一种用于矿井酸性废水原位治理的改性活性炭载体
CN115353258A (zh) * 2022-08-29 2022-11-18 江苏利然环保科技有限公司 一种提升水体水质的模块化水净化装置
CN115353258B (zh) * 2022-08-29 2023-10-27 江苏利然环保科技有限公司 一种提升水体水质的模块化水净化装置
CN115611437A (zh) * 2022-10-28 2023-01-17 上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司 一种用于地下水金属锑污染的生物修复材料及其制备方法
CN116553714A (zh) * 2023-01-04 2023-08-08 广东桃林生态环境有限公司 有机复合碳源为挂膜载体的挂膜方法、生物膜和应用
CN116553714B (zh) * 2023-01-04 2023-10-17 广东江铜桃林生态环境有限公司 有机复合碳源为挂膜载体的挂膜方法、生物膜和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN111517477B (zh) 2021-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111517477B (zh) 一种处理离子型稀土矿山废水的硫酸盐还原菌包埋颗粒、制备方法及应用
Gu et al. Anammox bacteria enrichment and denitrification in moving bed biofilm reactors packed with different buoyant carriers: Performances and mechanisms
CN108467118B (zh) 一种固定化藻菌去除养殖废水氮磷的方法
CN114230021B (zh) 一种生物复合填料及其制备方法和应用
CN102181421A (zh) 一种利用聚乙烯醇-海藻酸钠-活性炭包埋强化厌氧氨氧化微生物活性的方法
CN109956563B (zh) 一种高效好氧反硝化聚磷菌固定化小球的制备方法及其应用
CN101402485B (zh) 一种内聚营养源srb污泥固定化颗粒及制备和其在处理重金属废水上的应用
CN103657399A (zh) 一种高分子活性炭复合填料的制造方法
CN102115257A (zh) 一种利用活性炭固定效应强化厌氧氨氧化微生物活性的方法
Li et al. Preparation of immobilized sulfate-reducing bacteria-microalgae beads for effective bioremediation of copper-containing wastewater
Tabassum et al. Efficient nitrification treatment of comprehensive industrial wastewater by using Novel Mass Bio System
CN110697907A (zh) 一种固定化复合菌群材料及其制备方法
CN101941758A (zh) 聚氨酯固定硝化细菌处理电厂含氮废水的方法
CN111333200B (zh) 一种包埋固定化微生物颗粒、制备方法及污水处理方法
CN111423051B (zh) 一种短程反硝化耦合厌氧氨氧化的复合颗粒及其制备方法和应用
CN104556391A (zh) 一种废水的人工湿地净化方法
CN111072132A (zh) 一种硫铁自养反硝化悬浮填料及其制备方法
CN111422976A (zh) 一种利用移动床生物膜反应器处理高氨氮废水的工艺
CN114988571A (zh) 一种用于反硝化菌的碳源载体填料和制备方法
Wang et al. Review of biochar as a novel carrier for anammox process: Material, performance and mechanisms
CN104291444B (zh) 一种接触水解-藻类微曝气复合污水处理系统及方法
CN113149350A (zh) 一种水体原位修复鳌合生物催化颗粒及其制备方法
Di et al. Experiment on the treatment of acid mine drainage with optimized biomedical stone particles by response surface methodology
CN209740924U (zh) 一种富营养化湖泊的异位治理系统
Qian et al. Modified basalt fibers boost performance of constructed wetlands: Comparison between surface coating and chemical grafting

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant