一種微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法，屬于廢水 處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 水資源是人類生產(chǎn)和生活中不可缺少的重要資源，也是生物賴W生存的環(huán)境資 源，水資源危機(jī)加劇和水環(huán)境質(zhì)量不斷惡化帶來的水資源問題已成為當(dāng)今世界備受關(guān)注的 環(huán)境問題之一。絮凝技術(shù)是廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的水處理方法，絮凝效果好壞 主要取決于絮凝劑。根據(jù)化學(xué)成分不同，絮凝劑可分為無機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑和生物絮凝 劑。聚合氯化侶等無機(jī)高分子絮凝劑因其較高的活性和低廉的價(jià)格得到廣泛應(yīng)用。相比之 下，有機(jī)合成高分子絮凝劑則用量小，使用范圍廣，絮凝速度快、處理效果顯著，且受環(huán)境影 響小，在市場(chǎng)上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。盡管有機(jī)、無機(jī)絮凝劑在一定程度上能滿足工業(yè)要求，但其昂 貴的價(jià)格令企業(yè)難W承受，無機(jī)絮凝劑易帶入大量無機(jī)離子到被處理水中，聚丙締酷胺類 有機(jī)高分子絮凝劑不易降解，而且其聚合單體具有強(qiáng)烈的神經(jīng)毒性。生物絮凝劑W其環(huán)境 友好和易降解特性已成為研究的熱點(diǎn)。
[0003] 微生物絮凝劑是一類利用生物技術(shù)由微生物產(chǎn)生的可沉降水中懸浮顆粒和膠體 顆粒的特殊高分子有機(jī)物，主要由胞外多糖、糖蛋白、蛋白質(zhì)、纖維素、核酸等高分子物質(zhì)組 成。自1930年日本的Butterfield報(bào)道W來，微生物絮凝劑W其來源廣、種類多、絮凝性能良 好、培養(yǎng)條件粗放、可降解性和安全性等特點(diǎn)而引起廣大環(huán)境工作者的極大興趣。微生物具 有比表面積大、轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)、繁殖速度快、易變異及絮凝處理的對(duì)象廣泛等特點(diǎn)，開發(fā)利用 潛力巨大。我國(guó)相關(guān)科研工作者已篩選出上百種絮凝劑產(chǎn)生菌，并對(duì)其進(jìn)行了較為深入的 研究。目前微生物絮凝劑已在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，如高濃度有機(jī)廢水的處理、城市生活污水 和塑料工業(yè)廢水的處理、燃料廢水的脫色、無機(jī)物懸浮廢水的處理等。微生物絮凝劑較弱的 絮凝活性和較高的濾餅水分限制了其應(yīng)用開發(fā)。
[0004] 表面活性劑含有親水親油基團(tuán)，使其具有降低溶劑表面張力、液固或液液之間的 界面張力，改變了體系界面的狀態(tài)，且在體系中形成多種結(jié)構(gòu)的聚集體，它具有潤(rùn)濕、乳化、 洗涂、分散、增溶、起泡等性能。采用表面活性劑與有機(jī)絮凝劑復(fù)配進(jìn)行絮凝脫水有已較多 的研究，L .別斯拉研究了表面活性劑存在時(shí)聚丙締酷胺對(duì)高嶺±懸浮液的絮凝和脫水，結(jié) 果表明表面活性劑的加入可有效控制濾餅水分。然而，對(duì)于微生物絮凝劑與表面活性劑的 復(fù)合絮凝使用還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在提供一種微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法，解決 現(xiàn)有微生物絮凝劑用量大、絮凝時(shí)間較長(zhǎng)等問題。
[0006] 本發(fā)明提供了一種微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法，將微生 物絮凝劑與表面活性劑形成二元復(fù)合絮凝劑，通過混凝法處理廢水。
[0007]所述的微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法，包括W下步驟： (1) W娃酸鹽細(xì)菌為菌種，將該菌種接種到盛有液體培養(yǎng)基的錐形瓶中，于28~32Γ 水浴振蕩培養(yǎng)24~96h，獲得娃酸鹽細(xì)菌培養(yǎng)液； 培養(yǎng)基的配方為：薦糖3.0~6.0 g/L，Na2HP〇4 1.0~3.0 g/L，MgS〇4.7出0 0.3~1.0 g/L， FeCl3 0.001~0.01g/L，CaCl2 0.05~0.2g/L，高嶺±0.25~0.75g/L，且pH值為6.5~7.8; (2) 將步驟(1)獲得的娃酸鹽細(xì)菌培養(yǎng)液超聲破碎30~45 min后進(jìn)行第一次離屯、分離， 取離屯、上清液，向該上清液中緩慢加入預(yù)冷乙醇，預(yù)冷乙醇的加入量為上清液體積的兩倍； 混勻后進(jìn)行第二次離屯、分離，取離屯、分離后溶液中的絮狀沉淀，將沉淀物用預(yù)冷乙醇洗涂 Ξ次，將最終洗涂液進(jìn)行第Ξ次離屯、，并將離屯、獲得的沉淀物置于真空干燥箱內(nèi)干燥，干燥 后即為娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑； (3) 向廢水中加入表面活性劑，并攬拌3~10 min; (4) 向步驟(3)廢水中加入步驟(2)所制備的娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑，調(diào)節(jié)廢水pH為4~8,靜 置5~90min，使廢水中的微細(xì)固體顆粒絮凝沉降。
[000引所述步驟（1)中培養(yǎng)基的優(yōu)選配方為：薦糖：5.0 g/L，Na2冊(cè)化：2.0 g/L，MgS化· 7此0:0.5 g/L，F(xiàn)eCl3:0.005 g/L，CaCl2: 0.1 g/L，高嶺±:0.5 g/l;搖床轉(zhuǎn)速為 150~200 r/min0
[0009] 所述步驟(2)中，娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑第一次離屯、速率為5000~6000 r/min，離屯、時(shí) 間為15~30 min;第二次離屯、速率為1000~4000 r/min離屯、時(shí)間為10~30 min;第Ξ次離屯、速 率為4000r/min，離屯、時(shí)間為30~60 min;預(yù)冷乙醇是在4°C下冷藏24~48 h得到，乙醇濃度為 94%~96%;真空干燥溫度為40~50°C，干燥時(shí)間2~化。
[0010] 所述步驟(3)中表面活性劑為十六烷基Ξ甲基漠化錠(CTAB)、十二烷基Ξ甲基漠 化錠(DTAB)、十六烷基Ξ甲基氯化錠(CTAC)、癸基Ξ甲基漠化錠溶液中的任一種。
[0011] 所述步驟(3)中表面活性劑用量為20~150 mg/L，即每L廢水中加入表面活性劑的 量為20~150 mg，攬拌速率為30~100 r/min。
[001^ 所述步驟(4)中娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑用量為0.05~1.0 g/L，即每L廢水中加入娃酸鹽 細(xì)菌絮凝劑的量為0.05~1.0邑。
[0013] 本發(fā)明采用的二元復(fù)合絮凝劑，基于微生物絮凝劑與表面活性劑的二元復(fù)合絮凝 劑混凝法，首先將表面活性劑添加到廢水中攬拌，再將娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑加入廢水中，并調(diào) 節(jié)pH，使廢水中的微細(xì)固體顆粒絮凝沉降。不但具有生物絮凝劑安全高效且能自然降解的 特點(diǎn)，而且利用表面活性劑提高了生物絮凝劑的沉降速度，有效控制了濾餅的水含量。
[0014] 本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明能夠有效絮凝廢水中的懸浮物，提高微生物絮凝效率，縮短微生物絮凝劑的絮 凝時(shí)間，此方法對(duì)選煤廠煤泥水及洗煤廢水、含粘±礦物的懸浮液均具有良好的處理效果， 且產(chǎn)微生物絮凝劑的娃酸鹽細(xì)菌培養(yǎng)條件粗放、環(huán)境友好，表面活性劑可降解性強(qiáng)、無二次 污染。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明通過混凝法處理廢水的流程如下： ①首先制備娃酸鹽細(xì)菌培養(yǎng)液； ② 將上述培養(yǎng)液進(jìn)行超聲破碎，得到娃酸鹽細(xì)菌破碎液； ③ 對(duì)上述破碎液進(jìn)行離屯、分離，取離屯、上清液;用預(yù)冷乙醇洗涂所得離屯、上清液，取洗 涂的混合液進(jìn)行第二次離屯、分離，得沉淀物;用預(yù)冷乙醇洗涂所得沉淀物，取洗涂的混合液 進(jìn)行第Ξ次離屯、分離，得沉淀物； ④ 將上述第Ξ次離屯、分離后的沉淀物進(jìn)行真空干燥，得娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑； ⑤ 將上述娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑加入到經(jīng)表面活性劑預(yù)處理的廢水中，并調(diào)節(jié)pH值，靜置， 使廢水中的微細(xì)固體顆粒絮凝沉降。
[0016]下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不局限于W下實(shí)施例。
[0017]實(shí)施例1: 配制模擬廢水粒徑小于0.074 mm的石英純礦物配制成30 g/L的懸浮液，抑值為 7.1，表面帶負(fù)電的石英因靜電斥力自然沉降困難。
[0018] 處理廢水的具體步驟如下： 過)娃酸鹽細(xì)菌為菌種，將該菌種接種到盛有100 mL液體培養(yǎng)基(薦糖5.0 g/L，化抽Κ)4 2.0 g/L，MgS〇4.7出0 0.5 g/L，F(xiàn)eCl3 0.005 g/L，CaCl2 0.1 g/L，高嶺±0.5g/L)的250 mL 錐形瓶中，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH為7.3,150 r/min搖床中培養(yǎng)72 h后獲得娃酸鹽細(xì)菌培養(yǎng)液； 培養(yǎng)液W離屯、速率6000 r/min離屯、20 min后加入兩倍體積預(yù)冷乙醇混勻至絮狀沉淀 產(chǎn)生，W離屯、速率3000 r/min離屯、15 min后W預(yù)冷乙醇洗涂Ξ次，再次W離屯、速率4000 r/ min離屯、40 min后，45°C真空干燥化得到娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑； 間向石英懸浮液中添加 CTAB 100 mg/L，W速率80r/min攬拌5 min; 間向步驟(2)中的懸浮液加入0.6 g/L娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑，調(diào)節(jié)pH值為6.5，靜置10 min 后測(cè)定上清液吸光度值，計(jì)算絮凝率，并測(cè)定沉降速度。
[0019] 本實(shí)施例檢測(cè)結(jié)果是:石英懸浮液絮凝率為98.6%，沉降速度為12.6 cm/min，濾餅 含水率21.9%。
[0020] 實(shí)施例2: 待處理廢水:煤泥水中煤泥顆粒濃度為34g/L，煤泥水pH值為8.3，煤泥水懸浮物濃度 高，細(xì)小顆粒含量偏高，灰分較低，自然沉降困難。粒度與組成分析如下：

處理廢水的具體步驟如下： 過)娃酸鹽細(xì)菌為菌種，將該菌種接種到盛有100 mL液體培養(yǎng)基(薦糖6.0 g/L，化出P〇4 3.0 g/L，MgS〇4.7也0 0.7 g/L，F(xiàn)eCl3 0.005 g/L，CaCb 0.2 g/L，高嶺±0.25 g/L)的250 mL錐形瓶中，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH為6.5,200 r/min搖床中培養(yǎng)96 h后獲得娃酸鹽細(xì)菌培養(yǎng)液，培 養(yǎng)液W離屯、速率5000 r/min離屯、30 min后加入兩倍體積預(yù)冷乙醇混勻至絮狀沉淀產(chǎn)生，W 離屯、速率4000 r/min離屯、25 min后W乙醇洗涂Ξ次，再次W離屯、速率4000 r/min離屯、30 min后，50°C真空干燥化得到娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑； (2)煤泥水中添加 DTAB 80 mg/L或CTAC110 mg/L，W速率 100 r/min攬拌8 min; 間向（2)中的煤泥水加入0.9g/L娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑，調(diào)節(jié)抑值為5.0，靜置30 min后測(cè) 定上清液吸光度值，計(jì)算絮凝率。
[0021 ]本實(shí)施例結(jié)果是:添加 DTAB時(shí)煤泥水絮凝率為95.7%，添加 CTAC時(shí)煤泥水絮凝率為 93.1%，沉降速度為0.42 cm/min，濾餅含水率29.2%。
[0022] 實(shí)施例3: 配制模擬廢水粒度小于0.045mm占83%的高嶺±配制成10 g/L的懸浮液，pH值為 6.8，此類粘±礦物懸浮液自然沉降困難。
[0023] 處理廢水的具體步驟如下： 過)娃酸鹽細(xì)菌為菌種，將該菌種接種到盛有100 mL液體培養(yǎng)基(薦糖4.0 g/L，化抽Κ)4 1.5g/L，MgS〇4.7此0 0.5g/L，F(xiàn)eCl3 0.008 g/L，CaCl2 0.15 g/L，高嶺±0.70 g/L)的250 mL錐形瓶中，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基抑為7.3,180 r/min搖床中培養(yǎng)72 h后獲得娃酸鹽細(xì)菌培養(yǎng)液，培 養(yǎng)液W離屯、速率6000 r/min離屯、30 min后加入兩倍體積預(yù)冷乙醇混勻至絮狀沉淀產(chǎn)生，W 離屯、速率2000 r/min離屯、25 min后W預(yù)冷乙醇洗涂Ξ次，再次W離屯、速率4000 r/min離屯、 50 min后，42°C真空干燥地得到娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑； 間高嶺±懸浮液中添加癸基Ξ甲基漠化錠40 mg/L，W速率90 r/min攬拌5 min; 間向（2)中的懸浮液加入0.45 g/L娃酸鹽細(xì)菌絮凝劑，調(diào)節(jié)pH值為7.0，靜置5 min后測(cè) 定上清液吸光度值，計(jì)算絮凝率，并測(cè)定沉降速度。
[0024] 本實(shí)施例結(jié)果是：高嶺±懸浮液絮凝率為92.8%，沉降速度為5.4 cm/min，濾餅含 水率 31.3〇/〇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法，其特征在于:包括以下 步驟： (1) 以硅酸鹽細(xì)菌為菌種，將該菌種接種到盛有液體培養(yǎng)基的錐形瓶中，于28~32°C 水浴振蕩培養(yǎng)24~96h，獲得硅酸鹽細(xì)菌培養(yǎng)液； 培養(yǎng)基的配方為：蔗糖3.0~6.0 g/L，Na2HP〇4 1.0~3.0 g/L，MgS〇4.7H20 0.3~1.0 g/L， FeCl3 0.001~0.01 g/L，CaCl2 0.05~0.2 g/L，高嶺土0.25~0.75 g/L，且pH值為6.5~7.8; (2) 將步驟(1)獲得的硅酸鹽細(xì)菌培養(yǎng)液超聲破碎30~45 min后進(jìn)行第一次離心分離， 取離心上清液，向該上清液中緩慢加入預(yù)冷乙醇，預(yù)冷乙醇的加入量為上清液體積的兩倍； 混勻后進(jìn)行第二次離心分離，取離心分離后溶液中的絮狀沉淀，將沉淀物用預(yù)冷乙醇洗滌 三次，將最終洗滌液進(jìn)行第三次離心，并將離心獲得的沉淀物置于真空干燥箱內(nèi)干燥，干燥 后即為硅酸鹽細(xì)菌絮凝劑； (3) 向廢水中加入表面活性劑，并攪拌3~10 min; (4) 向步驟(3)廢水中加入步驟(2)所制備的硅酸鹽細(xì)菌絮凝劑，調(diào)節(jié)廢水pH為4~8，靜 置5~90min，使廢水中的微細(xì)固體顆粒絮凝沉降。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法，其特 征在于:所述步驟（1)中培養(yǎng)基的配方為:蔗糖:5.0 g/L，Na2HP〇4:2.0 g/L，MgS〇4 · 7H20:0.5 g/L，F(xiàn)eCl3:0.005 g/L，CaCl2: 0.1 g/L，高嶺土:0.5 g/L;搖床轉(zhuǎn)速為 150~200 r/min。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法，其特 征在于:所述步驟(2)中，硅酸鹽細(xì)菌絮凝劑第一次離心速率為5000~6000 r/min，離心時(shí)間 為15~30 min;第二次離心速率為100CK4000 r/min離心時(shí)間為10~30 min;第三次離心速率 為4000r/min，離心時(shí)間為30~60 min;預(yù)冷乙醇是在4°C下冷藏24~48 h得到，乙醇濃度為 94%~96%;真空干燥溫度為40~50 °C，干燥時(shí)間2~5h。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法，其特 征在于:所述步驟(3)中表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十 六烷基三甲基氯化銨、癸基三甲基溴化銨溶液中的任一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法，其特 征在于:所述步驟(3)中表面活性劑用量為20~150 mg/L，攪拌速率為30~100 r/min。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法，其特 征在于:所述步驟(4)中硅酸鹽細(xì)菌絮凝劑用量為0.05~1.0 g/L。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微生物絮凝劑與表面活性劑混凝處理礦業(yè)廢水的方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：首先制備硅酸鹽細(xì)菌絮凝劑，將表面活性劑添加到廢水中攪拌，再將硅酸鹽細(xì)菌絮凝劑加入廢水中，并調(diào)節(jié)pH，使廢水中的微細(xì)固體顆粒絮凝沉降。本發(fā)明能夠有效沉淀廢水中的懸浮物，提高微生物絮凝效率，縮短微生物絮凝劑的絮凝時(shí)間，此方法對(duì)選煤廠煤泥水及洗煤廢水、含粘土礦物的懸浮液均具有良好的處理效果，且產(chǎn)微生物絮凝劑的硅酸鹽細(xì)菌培養(yǎng)條件粗放、環(huán)境友好，表面活性劑可降解性強(qiáng)、無二次污染。
【IPC分類】C02F3/34
【公開號(hào)】CN105712494
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610229448
【發(fā)明人】楊志超, 孫蓓蕾, 張素紅, 郭建英, 王偉
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)