申请日2016.04.14
公开(公告)日2016.06.29
IPC分类号C02F3/34
摘要
本发明公开了一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，属于废水处理技术领域。该方法包括：首先制备硅酸盐细菌絮凝剂，将表面活性剂添加到废水中搅拌，再将硅酸盐细菌絮凝剂加入废水中，并调节pH，使废水中的微细固体颗粒絮凝沉降。本发明能够有效沉淀废水中的悬浮物，提高微生物絮凝效率，缩短微生物絮凝剂的絮凝时间，此方法对选煤厂煤泥水及洗煤废水、含粘土矿物的悬浮液均具有良好的处理效果，且产微生物絮凝剂的硅酸盐细菌培养条件粗放、环境友好，表面活性剂可降解性强、无二次污染。
权利要求书
1.一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)以硅酸盐细菌为菌种，将该菌种接种到盛有液体培养基的锥形瓶中，于28～32℃水浴振荡培养24～96h，获得硅酸盐细菌培养液;
培养基的配方为：蔗糖3.0~6.0g/L，Na2HPO41.0~3.0g/L，MgSO4·7H2O0.3~1.0g/L，FeCl30.001~0.01g/L，CaCl20.05~0.2g/L，高岭土0.25~0.75g/L，且pH值为6.5~7.8;
(2)将步骤(1)获得的硅酸盐细菌培养液超声破碎30~45min后进行第一次离心分离，取离心上清液，向该上清液中缓慢加入预冷乙醇，预冷乙醇的加入量为上清液体积的两倍;混匀后进行第二次离心分离，取离心分离后溶液中的絮状沉淀，将沉淀物用预冷乙醇洗涤三次，将最终洗涤液进行第三次离心，并将离心获得的沉淀物置于真空干燥箱内干燥，干燥后即为硅酸盐细菌絮凝剂;
(3)向废水中加入表面活性剂，并搅拌3~10min;
(4)向步骤(3)废水中加入步骤(2)所制备的硅酸盐细菌絮凝剂，调节废水pH为4~8，静置5~90min，使废水中的微细固体颗粒絮凝沉降。
2.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特征在于：所述步骤(1)中培养基的配方为：蔗糖：5.0g/L，Na2HPO4：2.0g/L，MgSO4·7H2O：0.5g/L，FeCl3：0.005g/L，CaCl2：0.1g/L，高岭土：0.5g/L;摇床转速为150~200r/min。
3.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，硅酸盐细菌絮凝剂第一次离心速率为5000~6000r/min，离心时间为15~30min;第二次离心速率为1000~4000r/min离心时间为10~30min;第三次离心速率为4000r/min，离心时间为30~60min;预冷乙醇是在4℃下冷藏24~48h得到，乙醇浓度为94%~96%;真空干燥温度为40~50℃，干燥时间2~5h。
4.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特征在于：所述步骤(3)中表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、癸基三甲基溴化铵溶液中的任一种。
5.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特征在于：所述步骤(3)中表面活性剂用量为20~150mg/L，搅拌速率为30~100r/min。
6.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特征在于：所述步骤(4)中硅酸盐细菌絮凝剂用量为0.05~1.0g/L。
说明书
一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法
技术领域
本发明涉及一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
水资源是人类生产和生活中不可缺少的重要资源，也是生物赖以生存的环境资源，水资源危机加剧和水环境质量不断恶化带来的水资源问题已成为当今世界备受关注的环境问题之一。絮凝技术是广泛应用于工业生产中经济、简便的水处理方法，絮凝效果好坏主要取决于絮凝剂。根据化学成分不同，絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和生物絮凝剂。聚合氯化铝等无机高分子絮凝剂因其较高的活性和低廉的价格得到广泛应用。相比之下，有机合成高分子絮凝剂则用量小，使用范围广，絮凝速度快、处理效果显著，且受环境影响小，在市场上占绝对优势。尽管有机、无机絮凝剂在一定程度上能满足工业要求，但其昂贵的价格令企业难以承受，无机絮凝剂易带入大量无机离子到被处理水中，聚丙烯酰胺类有机高分子絮凝剂不易降解，而且其聚合单体具有强烈的神经毒性。生物絮凝剂以其环境友好和易降解特性已成为研究的热点。
微生物絮凝剂是一类利用生物技术由微生物产生的可沉降水中悬浮颗粒和胶体颗粒的特殊高分子有机物，主要由胞外多糖、糖蛋白、蛋白质、纤维素、核酸等高分子物质组成。自1930年日本的Butterfield报道以来，微生物絮凝剂以其来源广、种类多、絮凝性能良好、培养条件粗放、可降解性和安全性等特点而引起广大环境工作者的极大兴趣。微生物具有比表面积大、转化能力强、繁殖速度快、易变异及絮凝处理的对象广泛等特点，开发利用潜力巨大。我国相关科研工作者已筛选出上百种絮凝剂产生菌，并对其进行了较为深入的研究。目前微生物絮凝剂已在许多领域得到应用，如高浓度有机废水的处理、城市生活污水和塑料工业废水的处理、燃料废水的脱色、无机物悬浮废水的处理等。微生物絮凝剂较弱的絮凝活性和较高的滤饼水分限制了其应用开发。
表面活性剂含有亲水亲油基团，使其具有降低溶剂表面张力、液固或液液之间的界面张力，改变了体系界面的状态，且在体系中形成多种结构的聚集体，它具有润湿、乳化、洗涤、分散、增溶、起泡等性能。采用表面活性剂与有机絮凝剂复配进行絮凝脱水有已较多的研究，L·别斯拉研究了表面活性剂存在时聚丙烯酰胺对高岭土悬浮液的絮凝和脱水，结果表明表面活性剂的加入可有效控制滤饼水分。然而，对于微生物絮凝剂与表面活性剂的复合絮凝使用还未见报道。
发明内容
本发明旨在提供一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，解决现有微生物絮凝剂用量大、絮凝时间较长等问题。
本发明提供了一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，将微生物絮凝剂与表面活性剂形成二元复合絮凝剂，通过混凝法处理废水。
所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，包括以下步骤：
(1)以硅酸盐细菌为菌种，将该菌种接种到盛有液体培养基的锥形瓶中，于28～32℃水浴振荡培养24～96h，获得硅酸盐细菌培养液;
培养基的配方为：蔗糖3.0~6.0g/L，Na2HPO41.0~3.0g/L，MgSO4·7H2O0.3~1.0g/L，FeCl30.001~0.01g/L，CaCl20.05~0.2g/L，高岭土0.25~0.75g/L，且pH值为6.5~7.8;
(2)将步骤(1)获得的硅酸盐细菌培养液超声破碎30~45min后进行第一次离心分离，取离心上清液，向该上清液中缓慢加入预冷乙醇，预冷乙醇的加入量为上清液体积的两倍;混匀后进行第二次离心分离，取离心分离后溶液中的絮状沉淀，将沉淀物用预冷乙醇洗涤三次，将最终洗涤液进行第三次离心，并将离心获得的沉淀物置于真空干燥箱内干燥，干燥后即为硅酸盐细菌絮凝剂;
(3)向废水中加入表面活性剂，并搅拌3~10min;
(4)向步骤(3)废水中加入步骤(2)所制备的硅酸盐细菌絮凝剂，调节废水pH为4~8，静置5~90min，使废水中的微细固体颗粒絮凝沉降。
所述步骤(1)中培养基的优选配方为：蔗糖：5.0g/L，Na2HPO4：2.0g/L，MgSO4·7H2O：0.5g/L，FeCl3：0.005g/L，CaCl2：0.1g/L，高岭土：0.5g/L;摇床转速为150~200r/min。
所述步骤(2)中，硅酸盐细菌絮凝剂第一次离心速率为5000~6000r/min，离心时间为15~30min;第二次离心速率为1000~4000r/min离心时间为10~30min;第三次离心速率为4000r/min，离心时间为30~60min;预冷乙醇是在4℃下冷藏24~48h得到，乙醇浓度为94%~96%;真空干燥温度为40~50℃，干燥时间2~5h。
所述步骤(3)中表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、癸基三甲基溴化铵溶液中的任一种。
所述步骤(3)中表面活性剂用量为20~150mg/L，即每L废水中加入表面活性剂的量为20~150mg，搅拌速率为30~100r/min。
所述步骤(4)中硅酸盐细菌絮凝剂用量为0.05~1.0g/L，即每L废水中加入硅酸盐细菌絮凝剂的量为0.05~1.0g。
本发明采用的二元复合絮凝剂，基于微生物絮凝剂与表面活性剂的二元复合絮凝剂混凝法，首先将表面活性剂添加到废水中搅拌，再将硅酸盐细菌絮凝剂加入废水中，并调节pH，使废水中的微细固体颗粒絮凝沉降。不但具有生物絮凝剂安全高效且能自然降解的特点，而且利用表面活性剂提高了生物絮凝剂的沉降速度，有效控制了滤饼的水含量。
本发明的有益效果：
本发明能够有效絮凝废水中的悬浮物，提高微生物絮凝效率，缩短微生物絮凝剂的絮凝时间，此方法对选煤厂煤泥水及洗煤废水、含粘土矿物的悬浮液均具有良好的处理效果，且产微生物絮凝剂的硅酸盐细菌培养条件粗放、环境友好，表面活性剂可降解性强、无二次污染。