CN111875056B - 一种复合载体强化去除污水中重金属的生化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合载体强化去除污水中重金属的生化处理方法，属于污水处理技术领域。该方法包括如下步骤：首先，将硅藻土和电气石混合得到复合载体，然后将复合载体浸泡于污水原水中，搅拌，待复合载体完全吸湿后得到复合载体浆料；然后，采用pH调节剂将复合载体浆料调节到7～8，然后将复合载体浆料投加到AAO生物处理装置中的厌氧池中；最后，启动AAO生物处理装置，待处理污水流入厌氧池中，复合载体和污水一起进入后续AAO处理单元中，AAO工艺运行一段时间以对复合载体进行微生物培养，当复合载体的微生物培养结束后AAO生物处理装置进入正常稳定运行阶段。该方法可以强化去除污水中的重金属同时提高对污水中COD和TN的去除率。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合载体强化去除污水中重金属的生化处理方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
伴随着现代化工业的飞速发展，工业废水的排放量也急剧增加，水中重金属积累加剧，重金属污染严重。另一方面，生产有色金属的企业，从采矿、选矿、冶炼到产品加工的整个生产过程中，都有废水排放，其中含有锑、铜、铅、锌、砷、铬等重金属元素，电镀、颜料、电子、仪表等行业也会造成严重的重金属污染。重金属废水中的重金属离子通过地下水循环和土壤迁移，造成人类饮用水和食物的污染，严重危害人类的生存环境和生命安全。
AAO工艺是常见的污水生化处理工艺，如图1所示，它是一种基于以悬浮生长的微生物在好氧、缺氧、厌氧条件下分别对有机物、氨氮等污染物进行降解的废水生物处理活性污泥工艺，按推流不同区域不同的曝气环境，来改变活性污泥的生长环境，是一种被全球广泛认可和使用的废水处理工艺，具有节省成本、有机物去除效率高的特点。但由于重金属废水通常酸度大，重金属离子种类复杂，并以多种价态和形态存在，处理难度极大，采用现有AAO工艺对重金属废水进行处理存在很多问题，比如自然絮凝沉降耗时较长，排放水很难达到国家排放标准等。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种复合载体强化去除污水中重金属的生化处理方法，该方法操作简便，不仅可以强化去除污水中的重金属，还可以提高对污水中COD和TN的去除率，大大提升出水水质。此外，该方法中使用的复合载体还可以实现循环利用，大大降低对污水的处理成本。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种复合载体强化去除污水中重金属的生化处理方法，包括以下步骤：
(1)将硅藻土和电气石混合得到复合载体，然后将复合载体浸泡于污水原水中，搅拌，待复合载体完全吸湿后得到复合载体浆料；
(2)采用pH调节剂将复合载体浆料调节到7～8，然后将复合载体浆料投加到AAO生物处理装置中的厌氧池中；
(3)启动AAO生物处理装置，待处理污水流入厌氧池中，在水力作用下，复合载体均匀分布于污水中，复合载体和污水一起进入后续AAO处理单元中，AAO 工艺运行一段时间以对复合载体进行微生物培养，当复合载体的微生物培养结束后AAO生物处理装置进入正常稳定运行阶段。
优选地，步骤(1)中所述的硅藻土和电气石的质量比为9:1。
优选地，步骤(1)中所述的复合载体为粒径在10～200μm的复合载体粉末。
优选地，步骤(2)中将复合载体浆料pH调节到7～8后，先将复合载体浆料与活性污泥混合，然后再将复合载体浆料与活性污泥的混合液投加到AAO生物处理装置中。
优选地，步骤(2)中复合载体在厌氧池中的每日投加质量与AAO生物处理装置的总有效容积之比为2～4g：1L。
优选地，步骤(2)中所述的投加方式是通过搅拌桶搅拌后，采用定向喷淋装置将液体喷洒至厌氧池中。
优选地，步骤(2)中所述的AAO生物处理装置是在现有AAO生物处理装置中的二沉池下游增设分离器得到，其中，二沉池排泥通过分离器进行离心分离，下层分离液作为回流污泥回流至厌氧池，上层分离液作为剩余污泥被排出。
进一步优选地，步骤(2)中所述的AAO生物处理装置中的二沉池的池壁和底部设有刮泥设备，用以刮除粘壁絮粒和重金属沉淀以及搅动底部沉泥。如此设置可以防止二沉池底部形成死泥板结。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
(1)AAO生物处理装置及进水中含有的微生物会通过黏附作用负载到复合载体中硅藻土的微孔内，通过一段时间的增殖培养，微生物会在复合载体表面形成致密的生物膜，最终结团生成以复合载体为核的生物絮粒，生物絮粒兼具微生物降解作用、电场作用和化学键合作用，其中，生物絮粒表面的生物膜能对污水中的污染物起到生物降解作用，电气石结构中的羟基基团在水力搅动和污泥扰动的作用下脱落同时使电气石带负电荷，污水中的重金属在电气石的电场作用下会聚集于复合载体周围，并与复合载体表面脱落的羟基结合成沉淀，经重力沉降即可去除，因此，本发明方法不仅可以强化去除污水中的重金属，还可以显著提高原有微生物的浓度从而提高对污水中COD和TN的去除率，大大提升出水水质。
(2)本发明中所形成的生物絮粒在厌氧池、缺氧池、好氧池中对污水中的污染物进行处理后会在二沉池中沉降，由于生物絮粒比重较重，其在二沉池中的沉降速率快，可以改善二沉池中污泥絮体的沉降性能。
(3)本发明通过先将复合载体与活性污泥混合后再投加至厌氧池中可以增加负载到硅藻土上的微生物的初始浓度，缩短对复合载体的微生物培养时间，从而可大大缩短AAO生物处理装置从启动到正常稳定运行的时间。
(4)在现有AAO处理单元中，二沉池排泥部分以回流污泥形式回流至厌氧池，部分以剩余污泥形式排出AAO处理单元外，直接在现有AAO处理单元中投加复合载体，会出现复合载体随剩余污泥的排出发生大量流失而使得AAO工艺运行过程中需要不断补充复合载体的问题，本发明在现有AAO处理单元基础上增设了分离器，二沉池排泥通过分离器进行离心分离，其中，下层分离液较重，含有较多的复合载体，下层分离液作为回流污泥回流至厌氧池回用可实现复合载体和微生物的循环利用。
附图说明
图1是现有AAO工艺的流程示意图；
图2是本发明方法中AAO工艺的流程示意图；
具体实施方式
下面通过实施例子，进一步阐述本发明的特点，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
如图1所示，一种复合载体强化去除污水中重金属的生化处理方法，包括以下步骤：
(1)将硅藻土和电气石按照质量比9:1混合，得到的混合物研磨过筛后得到粒径在10～200μm的复合载体粉末，然后将复合载体浸泡于污水原水中，搅拌，待复合载体完全吸湿后(不再结块上浮)得到复合载体浆料；
(2)采用pH调节剂将复合载体浆料调节到7～8，然后将复合载体浆料通过定向喷淋装置喷洒至AAO生物处理装置中的厌氧池中；其中，复合载体在厌氧池中的每日投加质量与AAO生物处理装置的总有效容积之比为2g：1L；
(3)启动AAO生物处理装置，待处理污水流入厌氧池中，在水力作用下，复合载体均匀分布于污水中，复合载体和污水一起进入后续AAO处理单元中，AAO 工艺运行一段时间以对复合载体进行微生物培养，当复合载体的微生物培养结束后(培养结束的标志为装置中生成以复合载体为核的生物絮粒，培养所需时间为 15天)AAO生物处理装置进入正常稳定运行阶段。
本实施例中所采用的AAO生物处理装置是在现有AAO生物处理装置中的二沉池下游增设分离器得到，在AAO工艺运行阶段，二沉池排泥通过分离器进行离心分离，下层分离液作为回流污泥回流至厌氧池，上层分离液作为剩余污泥被排出。
其中，为防止二沉池底部形成死泥板结，本实施例中所述的AAO生物处理装置中的二沉池的池壁和底部可以设置刮泥设备，以刮除粘壁絮粒和重金属沉淀以及搅动底部沉泥。
本实施例所采用AAO生物处理装置的总有效容积为15m3，每日在厌氧池中投加的复合载体的质量为30kg，其中，硅藻土质量为27kg，电气石质量为3kg，采用本实施例方法对待处理污水(COD＝120mg/L，TN＝25mg/L，Cu2+浓度为14mg/L) 进行处理，AAO生物处理装置进入正常稳定运行阶段后装置出水水质以及COD、 TN、重金属离子的去除率如表1所示。
表1
| COD | TN | Cu<sup>2+</sup> | |
| 出水中污染物浓度mg/L | 10.8 | 8.75 | 4.9 |
| 污染物去除率(％) | 91 | 65 | 65％ |
实施例2
一种复合载体强化去除污水中重金属的生化处理方法，包括以下步骤：
(1)将硅藻土和电气石按照质量比9:1混合，得到的混合物研磨过筛后得到粒径在10～200μm的复合载体粉末，然后将复合载体浸泡于污水原水中，搅拌，待复合载体完全吸湿后得到复合载体浆料；
(2)采用pH调节剂将复合载体浆料调节到7～8，然后将复合载体浆料与活性污泥混合得到混合液，再将混合液通过定向喷淋装置喷洒至AAO生物处理装置中的厌氧池中；其中，复合载体在厌氧池中的每日投加质量与AAO生物处理装置的总有效容积之比为3g：1L；
(3)启动AAO生物处理装置，待处理污水流入厌氧池中，在水力作用下，复合载体均匀分布于污水中，复合载体和污水一起进入后续AAO处理单元中，AAO 工艺运行一段时间以对复合载体进行微生物培养，当复合载体的微生物培养结束后(培养结束的标志为装置中生成以复合载体为核的生物絮粒，培养所需时间为 7天)AAO生物处理装置进入正常稳定运行阶段。
本实施例中所采用的AAO生物处理装置是在现有AAO生物处理装置中的二沉池下游增设分离器得到，在AAO工艺运行阶段，二沉池排泥通过分离器进行离心分离，下层分离液作为回流污泥回流至厌氧池，上层分离液作为剩余污泥被排出。
其中，为防止二沉池底部形成死泥板结，本实施例中所述的AAO生物处理装置中的二沉池的池壁和底部可以设置刮泥设备，以刮除粘壁絮粒和重金属沉淀以及搅动底部沉泥。
本实施例所采用AAO生物处理装置的总有效容积为8m3，每日在厌氧池中投加的复合载体的质量为24kg，其中，硅藻土质量为21.6kg，电气石质量为2.4kg，采用本实施例方法对与实施例1相同的待处理污水(COD＝120mg/L，TN＝25mg/L， Cu2+浓度为14mg/L)进行处理，AAO生物处理装置进入正常稳定运行阶段后装置出水水质及COD、TN、重金属离子去除率如表2所示。
表2
| COD | TN | Cu<sup>2+</sup> | |
| 出水中污染物浓度mg/L | 6 | 7.5 | 2.8 |
| 污染物去除率(％) | 95 | 70 | 80％ |
对比例1
不投加复合载体，采用传统AAO生物处理装置和处理工艺对与实施例1相同的待处理污水进行处理，AAO生物处理装置进入稳定运行阶段后装置出水水质及 COD、TN、重金属离子去除率如表3所示。
表3
| COD | TN | Cu<sup>2+</sup> | |
| 出水中污染物浓度mg/L | 24 | 11.25 | 8.4 |
| 污染物去除率(％) | 80 | 55 | 40 |
对比例2
将实施例1中的复合载体替换为采用公开号为CN111087186A的发明专利中实施例1所述的方法制备的负载纳米电气石粉的硅藻土，采用与实施例1相同的方法对与实施例1相同的待处理污水进行处理，AAO生物处理装置进入稳定运行阶段后装置出水水质及COD、TN、重金属离子去除率如表4所示。
表4
| COD | TN | Cu<sup>2+</sup> | |
| 出水中污染物浓度mg/L | 16.8 | 10 | 5.6 |
| 污染物去除率(％) | 86 | 60 | 60 |
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种复合载体强化去除污水中重金属的生化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将质量比为9:1的硅藻土和电气石混合得到复合载体，然后将复合载体浸泡于污水原水中，搅拌，待复合载体完全吸湿后得到复合载体浆料；
(2)采用pH调节剂将复合载体浆料调节到7～8，然后将复合载体浆料投加到AAO生物处理装置中的厌氧池中；
(3)启动AAO生物处理装置，待处理污水流入厌氧池中，在水力作用下，复合载体均匀分布于污水中，复合载体和污水一起进入后续AAO处理单元中，AAO工艺运行一段时间以对复合载体进行微生物培养，当复合载体的微生物培养结束后AAO生物处理装置进入正常稳定运行阶段；
所述AAO生物处理装置是在现有AAO生物处理装置中的二沉池下游增设分离器得到，其中，二沉池排泥通过分离器进行离心分离，下层分离液作为回流污泥回流至厌氧池，上层分离液作为剩余污泥被排出。
2.如权利要求1所述的生化处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述的复合载体为粒径在10～200μm的复合载体粉末。
3.如权利要求1所述的生化处理方法，其特征在于，步骤(2)中将复合载体浆料pH调节到7～8后，先将复合载体浆料与活性污泥混合，然后再将复合载体浆料与活性污泥的混合液投加到AAO生物处理装置中。
4.如权利要求1所述的生化处理方法，其特征在于，步骤(2)中复合载体在厌氧池中的每日投加质量与AAO生物处理装置的总有效容积之比为2～4g：1L。
5.如权利要求1所述的生化处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述的投加方式是通过搅拌桶搅拌后，采用定向喷淋装置将液体喷洒至厌氧池中。
6.如权利要求1所述的生化处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述的AAO生物处理装置中的二沉池的池壁和底部设有刮泥设备，用以刮除粘壁絮粒和重金属沉淀以及搅动底部沉泥。
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