[發明專利]采選礦含有機物和重金屬廢水協同氧化處理的方法

有效

• 申請號: 201410669782.8
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104478160A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 王慶偉;柴立元;李青竹;楊志輝;吳財松;高偉榮;蔣國民;陳潤華;閆虎祥
• 申請（專利權）人: 中南大學;長沙賽恩斯環保科技有限公司
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F103/10
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

技術領域

本發明屬于環境工程領域，涉及采選礦重金屬有機廢水生物制劑-氧化劑協同氧化處理的方法。。

背景技術

水資源嚴重短缺是影響我國生存和穩定的重大問題，其中環境污染的質量型缺水十分嚴重。有色金屬工業中，從采礦、選礦、冶煉到產品加工的整個生產過程中，都有廢水排放，2007年整個有色金屬工業廢水排放量約為7.52億方，且逐年遞增。其中選礦廢水中有害物質主要是重金屬離子、浮選時用的各種無機和有機浮選藥劑，包括劇毒的氰化物、氰絡合物等。選礦廢水中常還含有Na，Mg，Ca等的硫酸鹽、氯化物或氫氧化物等。選礦廢水中的污染物主要有固體懸浮物、酸堿、重金屬離子和砷、選礦藥劑、化學耗氧物以及其他的一些污染物如油類、酚、銨、磷等。其排放一方面造成資源浪費，另一方面重金屬、石油類、硫化物、氰化物等污染嚴重、危害性大，若不經處理排放，將會嚴重污染水源和土壤。大多數金屬離子及其化合物易于被水中懸浮顆粒所吸附而沉于水底的沉積層中，長期污染水體。某些重金屬及其化合物能在魚類及其他水生生物體內以及農作物組織內富集、累積并參與生物圈循環，危害人類和各種生物的生存。

采選礦重金屬有機廢水目前的處理方法可歸納為化學法、物理化學法、氧化法和生化法四類，這些方法均有其優缺點。目前最常用的方法是化學沉淀法，能快速去除廢水中的金屬離子，工藝過程簡單，但存在出水進水濃度偏高，易產生二次污染，廢水含鈣高、有機物值高、回用困難等缺點。另外，當金屬離子濃度低至1-10mg/L時，用化學沉淀和溶液抽提難于達到理想的效果。其他方法如離子交換法、活性炭吸附法、電滲析、反滲透等，雖然處理效果較好，但由于其運行費用及原材料成本相對過高，如：傳統的吸附法采用昂貴的活性炭和離子交換樹脂等吸附劑，難于適應大規模廢水處理的需要。至于氧化法中常用的微電解法是將鐵屑或鐵屑-炭粒浸泡在待處理廢水中，借助無數微小的的原電池反應來達到處理廢水的目的，但此法操作條件要求較高、運行能耗大、成本較高、且極易發生板結鈍化現象。與傳統化學、物理化學方法相比，生物法具有經濟高效、環境友好且無回用障礙等優點，已成為公認最具發展前途的方法。其中，生物吸附法目前的研究局限于游離細菌、藻類及固定化細胞對重金屬廢水的處理，處理廢水的重金屬濃度范圍一般在1-10mg/L，而且工業化擴大仍然存在許多問題。生物沉淀法中用的硫酸鹽還原菌處理重金屬廢水是今年發展很快的方法，但該方法中菌種及功能菌等的培養條件相比較苛刻，致使工藝不穩定、運行效率不高。好養活性法則占用土地較多、基建費用較高，且對進水水質、水量變化的適應性較低。

限制有色行業重金屬廢水，特別是采、選廢水回用困難的一個重要原因是廢水及凈化水中鈣離子、殘余選礦藥劑濃度高，回用過程結垢相當嚴重造成無法正常運行，且殘余藥劑和鈣鎂離子均會嚴重影響選礦指標。

發明內容

為了克服現有技術處理含重金屬有機廢水的不足，本發明提出一種生物制劑-氧化劑協同氧化處理含有機物重金屬廢水的方法，利用該方法使出水重金屬含量達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中三類標準的限值，鈣離子脫除至40mg/L以下，COD值降解至40mg/L以下，可實現深度凈化水的全面回用。

采選礦含有機物和重金屬廢水協同氧化處理的方法，以采、選礦含有機物和重金屬廢水為處理對象，通過生物制劑與氧化劑協同氧化-水解-脫除硬度-固液分離的過程，直接去除廢水中的重金屬離子、有機物及鈣鎂離子；

所述的生物制劑的制備方法為：

a)包括氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌在內的化能自養菌菌群在添加有FeSO₄·7H₂O的9K培養基中培養，得到菌液；

b)由步驟(a)培養得到的菌液與含鐵鹽攪拌反應，得到生物制劑的溶液；所述含鐵鹽為氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵、聚合硫酸鐵、氯化鐵、硝酸亞鐵、硝酸鐵、醋酸亞鐵、草酸鐵、高氯酸亞鐵、硫代硫酸鐵中的一種或多種。

步驟a)中每升培養基中加入FeSO₄·7H₂O?10-150g。

步驟a)中培養過程控制溫度20-40℃，pH值1.5-2.5，培養時間12-24h，得到菌數濃度大于10⁹個/mL的菌液。

步驟b)中按含鐵鹽與菌液質量體積比為10-85g：100mL的比例添加。

步驟b)中控制溫度在20-40℃，攪拌反應1-7小時，得到質量體積濃度為100-160g/L的生物制劑溶液。