申请日2011.10.20
公开(公告)日2012.05.23
IPC分类号C02F1/28; C02F101/20; C02F1/62
摘要
本发明公开了一种利用生物废渣基处理含铅废水的方法，属于环境保护中废水处理领域。具体方法为：取生物制药工业产生的废渣，加入1～1.5倍质量的高粱秸秆，并分别以1～2g/kg的比例加入烧碱，1～2g/kg的比例加入有机酮，0.5～1g/kg的比例加入有机酯;搅拌，混匀，控制溶解氧1.0～1.5mg/L，pH=7.5～9.5，温度在65～75°C，电势-10～-20mV，充分发酵熟化15～25天，高温灭菌并粉碎处理，制得生物废渣基吸附剂;以2.0～3.0g/L的投加量将生物吸附剂加入到含铅废水中，调节废水pH为5.5～7.5，控制温度在25～30°C，搅拌反应1～6小时后滤除吸附剂，检测出水的铅离子含量。本发明具有吸附效率高，工艺简单，运行费用低，处理过程无二次污染等特点，拓宽了废水生物处理过程吸附剂的选择范围，保护了环境，实现了废弃物的资源化，具有良好的社会效益和经济效益。
权利要求书
1.一种利用生物废渣基处理含铅废水的方法，其特征在于具体方法为：
(1)取生物制药工业产生的废渣，加入1～1.5倍质量的高粱秸秆，并分别以1～3g/kg的比例加入烧碱，1～2g/kg的比例加入有机酮，0.5～1g/kg的比例加入有机酯;
(2)搅拌，混匀，控制溶解氧1.0～1.5mg/L，pH=7.5～9.5，温度在65～75°C，电势-10～-20mV，充分发酵熟化15～25天，高温灭菌并粉碎处理，制得生物废渣基吸附剂;
(3)以2.0～3.0g/L的投加量将生物废渣基吸附剂加入到含铅废水中，调节废水pH为5.5～7.5，控制温度在25～30°C，搅拌反应1～6小时后滤除吸附剂，检测出水的铅离子含量。
2.根据权利要求1所述的一种利用生物废渣基处理含铅废水的方法，其特征在于：所述的有机酮为邻硝基苯乙酮、环戊酮、丁酮中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种利用生物废渣基处理含铅废水的方法，其特征在于：所述的有机酯为烟酸乙酯、三醋酸甘油酯、醋酸异丙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种利用生物废渣基处理含铅废水的方法，其特征在于：所述生物吸附剂吸附铅的最佳pH范围为5.5～7.5。
5.根据权利要求1所述的一种利用生物废渣基处理含铅废水的方法，其特征在于：所述含铅废水的铅离子浓度不超过80mg/L。
说明书
一种利用生物废渣基处理含铅废水的方法
技术领域
本发明涉及一种利用生物废渣基处理含铅废水的方法，具体涉及利用酿造废渣和作物秸秆等通过发酵制得生物废渣基吸附剂去除含铅废水中铅离子的方法，属于环境保护中废水处理领域。
背景技术
含铅废水主要来源于选矿、石油加工、电镀等行业。铅及其化合物是一种不可降解的环境污染物，可通过废水、废气、废渣大量流入环境，通过食物链、土壤、水与空气直接或间接地进入人体，损害造血系统，引起贫血、神经系统末稍神经炎，还可随血液流入脑组织，损害小脑和大脑皮质细胞，干扰新陈代谢活动，引起脑损伤。
目前，处理废水中重金属铅离子，工业上一般采用化学沉淀法、离子交换法。化学沉淀法设备简单、操作方便、处理效果好，对高浓度、大流量的含铅废水的处理应用较普遍，但费用高、处理量小、选择性差、污泥量大、污泥不易处理、易造成二次污染。离子交换法具有占地面积小、管理方便、铅离子脱除率高，而且处理得当可使再生液作为资源回收，不会对环境造成二次污染，但是一次性投资大，运行费用高，树脂易受污染或氧化失效，再生频繁，再生问题也存在一定的困难。
生物吸附法是新兴的含铅废水的处理方法，近年来迅速得到了发展，是今后的发展方向。它以生物死体或活体吸附废水中的重金属离子，具有吸附容量大、选择性强、效率高、消耗少，尤其适合处理含低浓度重金属离子废水。然而，对于生物活体，如微生物，由于其作用时间长、反应效率低，又使其应用得到了很大的限制。近年来，那些容易获得、价格低廉、吸附能力不亚于活体生物吸附剂的非活体生物体成为了人们努力寻找的对象。
本发明利用生物制药工业产生的废渣和高粱秸秆等通过发酵制得生物废渣基吸附剂，实现了一部分秸秆的综合利用，保护了环境，拓宽了废水生物处理过程吸附剂的选择范围，实现了废弃物的资源化，具有良好的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种利用生物废渣基处理含铅废水的方法。本发明具有吸附效率高，工艺简单，运行费用低，处理过程无二次污染等特点，充分利用了生产废弃物，实现了以废治废的效果。
本发明的技术方案如下：
(1) 取生物制药工业产生的废渣，加入1～1.5倍质量的高粱秸秆，并分别以1～3g/kg的比例加入烧碱，1～2g/kg的比例加入有机酮，0.5～1g/kg的比例加入有机酯;
(2)搅拌，混匀，控制溶解氧1.1～1.5mg/L，pH=7.5～9.5，温度在65～75℃，电势-10～-20mV，充分发酵熟化15～25天，高温灭菌并粉碎处理，制得生物废渣基吸附剂;
(3)以2.0～3.0g/L的投加量将生物废渣基吸附剂加入到含铅废水中，调节废水pH为5.5～7.5，控制温度在25～30℃，搅拌反应1～6小时后滤除吸附剂，检测出水的铅离子含量。
所述的有机酮为邻硝基苯乙酮、环戊酮、丁酮中的一种或两种。
所述的有机酯为烟酸乙酯、三醋酸甘油酯、醋酸异丙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯中的一种或两种。
本发明生物废渣基吸附剂，具有巨大的比表面积，丰富的孔隙，大量的菌丝体，其中含有疏基、羟基、羧基、咪唑基、氨基、胍基、亚氨基、硫醇、硫醚、酰胺基等活性基团，这些基团中的氮、氧、磷、硫等可提供孤对电子与重金属离子表面形成络合物或螯合物，以及微生物和植物细胞壁上的多糖中的离子与溶液中的二价金属离子进行离子交换，使溶液中的金属离子被吸附。
本发明吸附剂吸附铅离子的最佳pH是通过实验室模拟废水确定的，取1L的60mg/L的含铅模拟废水，通过加入氢氧化钠或盐酸调节pH为1～9系列溶液，加入1g生物废渣基吸附剂，振荡器上搅拌6h后，过滤，确定吸附剂在不同pH下的去除率(表1)。在pH值高于5.5时，有99%以上的铅离子被去除，考虑到碱性条件下，铅离子会形成沉淀，因此，该生物废渣基吸附剂最佳吸附pH范围为5.5～7.5。
表1 生物废渣基吸附剂在不同pH条件对铅离子的去除
pH值 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 去除率(%) 23.8 45.3 99.0 99.5 98.4 79.5
本发明生物废渣基吸附剂适宜处理的含铅废水浓度，是由一系列的模拟含铅废水在最佳pH范围内，通过测定滤液中铅离子浓度，结合《污水综合排放标准》第一类污染物最高允许排放浓度总铅<1.0mg/L，来综合确定的。分别取铅离子浓度为10，20，40，80，100，160，300mg/L的模拟废水1L，加入酸碱，调节各溶液的pH值为5.5～7.5，加入1g生物废渣基吸附剂，振荡吸附6h，过滤，测定滤液中铅离子浓度(表2)，结合《污水综合排放标准》第一类污染物最高允许排放浓度总铅<1.0mg/L，确定铅的最高处理浓度。
表2 生物废渣基吸附剂对不同初始浓度铅离子的去除(单位：mg/L)
初始浓度 10 20 40 80 100 160 300 滤液浓度 0.01 0.12 0.4 1.0 1.1 1.5 2
本发明对于含铅量较高的废水，去除率均可达到90%以上，但残余的铅离子浓度超过了1.0mg/L，没有达标，因此，用本发明生物废渣基作吸附剂时，废水中铅离子浓度不能超过80mg/L。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步详细的描述。
实例1
取生物制药工业产生的废渣300kg，加入400kg粉碎高粱秸秆，并加入0.6kg烧碱，0.5kg丁酮，0.2kg烟酸乙酯;搅拌，混匀，控制溶解氧1.4mg/L，pH=8.0，温度在65℃，电势-11mV，充分发酵熟化25天，初步粉碎，在100℃烘箱中杀菌并烘干10h，利用植物粉碎机粉碎后，过1mm的样品筛，得到本发明生物废渣基吸附剂，此发明生物废渣基吸附剂有大量的微生物死细胞，具有具有巨大的比表面积，丰富的孔隙，含有大量羧基、羟基、氨基、酰胺基、硫醚等能与金属离子络合的活性基团。
实例2
将实例1生物废渣基吸附剂以每升废水2.0g的投加量加入到铅离子浓度为5mg/L的含铅废水中，用氢氧化钠或盐酸调节废水pH=5.5，控制温度在25℃，搅拌反应2小时后滤除吸附剂，出水未检测出铅。
实例3
将实例1生物废渣基吸附剂以每升废水2.2g的投加量加入到铅离子浓度为15mg/L的含铅废水中，用氢氧化钠或盐酸调节废水pH=6.0，控制温度在25℃，搅拌反应3小时后滤除吸附剂，出水的铅离子含量降到了0.06mg/L，铅去除率达到了99.6%。
实例4
将实例1生物废渣基吸附剂以每升废水2.4g的投加量加入到铅离子浓度为45mg/L的含铅废水中，用氢氧化钠或盐酸调节废水pH=6.5，控制温度在25℃，搅拌反应3小时后滤除吸附剂，出水的铅离子含量降到了0.4mg/L，铅去除率达到了99.1%。
实例5
将实例1生物废渣基吸附剂以每升废水2.6g的投加量加入到铅离子浓度为65mg/L的含铅废水中，用氢氧化钠或盐酸调节废水pH=6.5，控制温度在30℃，搅拌反应4小时后滤除吸附剂，出水的铅离子含量降到了0.44mg/L，铅去除率达到了99.3%。
实例6
将实例1生物废渣基吸附剂以每升废水3.0g的投加量加入到铅离子浓度为80mg/L的含铅废水中，用氢氧化钠或盐酸调节废水pH=6.5，控制温度在30℃，搅拌反应5小时后滤除吸附剂，出水的铅离子含量降到了0.8mg/L，铅去除率达到了99%。