申请日2013.01.14
公开(公告)日2013.04.24
IPC分类号C02F1/28; C02F9/14
摘要
本发明公开了一种高效的双体系串联净化染料废水的方法，首先选取油菜秸秆为原材料，通过微波处理后利用吸附作用初步净化较高初始浓度的染料废水;然后将产生的低浓度染料废水加入到基于自然生物膜的光生物反应器进行深度处理。本发明的有益之处在于：①微波活化油菜秸秆制作的高效生物吸附剂，将农业副产物资源化利用，降低了因其不当利用而带来环境风险的可能;②首次利用自然生物膜制作光生物反应器对染料废水进行连续的深度净化，并优化了自然生物膜培养条件，为利用自然生物膜处置低浓度染料废水提供了实例;③环境友好，染料废水的深度处理效果突出,去除率高于99.9%。
权利要求书
1.一种双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、建立吸附柱，初步净化染料废水;
(2)、制作光生物反应器，深度净化从(1)中流出的染料废水;
上述吸附柱中填充的吸附剂为经微波活化处理的油菜秸秆颗粒;
上述光生物反应器为装有湖水的透光玻璃容器。
2.根据权利要求1所述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，上述吸附剂的制备方法包括以下步骤：
(1)、制备原始生物材料：清水洗涤油菜秸秆至浸出液无色，然后将洗涤过的油菜秸秆烘干、粉碎、过筛，颗粒的粒径小于250 μm;
(2)、制备微波活化的生物材料：将上述油菜秸秆颗粒平铺于容器中，并置于微波炉中进行活化处理，首先在中高功率下加热活化1-2min，随后冷却1-2min，如此重复操作3次或3次以上。
3.根据权利要求2所述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，上述油菜秸秆烘干的温度为60℃，烘干时间为24h。
4.根据权利要求2所述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，上述微波炉的加热功率为800W。
5.根据权利要求1所述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，上述光生物反应器中添加有碳源。
6.根据权利要求5所述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，上述碳源为葡萄糖。
7.根据权利要求5所述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，上述光生物反应器中还设置有弹性立体填料。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，从吸附柱中流出的染料废水加入光生物反应器的时间为：光生物反应器内生物膜的指数增长期之后。
说明书
一种双体系串联净化染料废水的方法
技术领域
本发明涉及一种净化染料废水的方法，具体涉及一种高效的双体系串联净化染料废水的方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
目前，世界合成染料每年的产量达到7×105吨，仅仅含有染料的印染废水排放量即可达到1.5×108 m3。进入自然水体的印染废水，一方面会降低水体的透光率，影响水生生物的生长;另一方面，被其污染的水若被人饮用，短期内会导致腹泻、恶心等，长期饮用会造成致癌、致畸、致突变等更为严重的危害。
鉴于严峻的印染废水污染现状，多种水体中染料去除技术得到较为深入的研究。其中，吸附技术是最常用也是最简单的技术。活性炭是一种最常见的吸附剂，但由于其价格高、难于过滤、不易回收等缺陷，导致其难以被规模化使用。所以，研究人员将视线转向了基于生物材料的低成本吸附材料的筛选与制作。为了提高原始生物吸附材料的吸附能力，近年来，很多科研人员采取化学修饰的方法对各种原始材料进行修饰，以提高其对某些特定污染物的吸附能力。比如采用硫酸碳化、硝酸/盐酸酸化、氢氧化钠皂化，以及使用一些具有一定毒性的复杂有机化学物质进行修饰。然而，这些化学方法一方面显著增加了吸附材料的生产成本，另一方面，其制作过程使用的具有危害性的化学药剂使得在其生产和使用过程中都具有环境风险。另外，已报道的大多数生物吸附材料，其染料吸附能力并不理想。因此，绝大多数化学修饰方法很难被实际应用。
鉴于此，研究出具有优异吸附性能的生物材料，并通过一定的技术措施，在避免产生环境副作用的前提下进一步提高其吸附性能，是极有必要的。
然而，即使吸附材料性能良好，仅仅通过一次性吸附净化印染废水很难达到排放标准，仍无法直接将出水排放到自然水体中。为了进一步深度处理这种吸附后的低浓度染料出水，本发明首次提出使用基于自然生物膜(Periphyton)的光生物反应器进行处理。自然生物膜是一种稳定而又复杂的微生态系统，细胞镶嵌在胞外聚合物的基质中，并且附着到固体表面。自然水体生物膜存在于几乎所有暴露于水中的固体表面上，代表了一类微生物群体，包括各种寄居者如固着细菌、原生动物、真菌和藻类等。相比于单一的有机个体，这种生物膜对有害污染物具有一定的抵抗力并带有一定的去除有害物质的能力。
鉴于此，本发明首次将基于自然生物膜的光生物反应器作为低浓度染料废水的处理单元，用于二次净化经吸附处理后的低浓度染料废水，以实现对废水的深度净化。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效、廉价、适于规模化运用的生物吸附剂;同时提供一种简单易行、环境友好的双体系串联的染料废水净化方法，即首先通过吸附单元初步净化，然后再经光生物反应器单元深度净化，从而实现染料废水的深层、高效净化。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、建立吸附柱，初步净化染料废水;
(2)、制作光生物反应器，深度净化从(1)中流出的染料废水;
前述吸附柱中填充的吸附剂为经微波活化处理的油菜秸秆颗粒;
前述光生物反应器为装有湖水的透光玻璃容器。
前述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，前述吸附剂的制备方法包括以下步骤：
(1)、制备原始生物材料：清水洗涤油菜秸秆至浸出液无色，然后将洗涤过的油菜秸秆烘干、粉碎、过筛，颗粒的粒径小于250 μm;
(2)、制备微波活化的生物材料：将前述油菜秸秆颗粒平铺于容器中，并置于微波炉中进行活化处理，首先在中高功率下加热活化1-2min，随后冷却1-2min，如此重复操作3次或3次以上。
前述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，前述油菜秸秆烘干的温度为60℃，烘干时间为24h。
前述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，前述微波炉的加热功率为800W。
前述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，前述光生物反应器中添加有碳源，优选的，前述碳源为葡萄糖。
前述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，前述光生物反应器中还设置有弹性立体填料。
前述的双体系串联净化染料废水的方法，其特征在于，从吸附柱中流出的染料废水加入光生物反应器的时间为：光生物反应器内生物膜的指数增长期之后。
本发明的有益之处在于：①微波活化油菜秸秆制作的高效生物吸附剂，一方面将农业副产物资源化利用，降低了因其不当利用而带来环境风险的可能，另一方面解决了传统化学处理使用的化学试剂费用高、操作不便等缺陷;②首次利用自然生物膜制作光生物反应器对染料废水进行连续的深度净化，并优化了自然生物膜培养条件，为利用自然生物膜处置低浓度染料废水提供了实例;③本发明方法环境友好，去除效果突出，初始浓度为200mg/L的亚甲基蓝染料废水经过本串联体系处理，其出水维持在不高于0.1mg/L，去除率高于99.9%，达到了染料废水的深度处理效果。