螯合劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，特別是一種復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著近年來(lái)城市化進(jìn)程的加快和工業(yè)的迅猛發(fā)展，城市污水污染程度加深，污水 處理受到越來(lái)越多得關(guān)注。目前城市污水處理多采用生物處理工藝，以使用活性污泥法處 理城市污水最為廣泛?；钚晕勰喾ㄖ饕ˋAO工藝、UCT工藝、MUCT工藝、SBR工藝和氧 化溝工藝等。氨氮和總氮的含量是水污染檢測(cè)的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)我國(guó)《城鎮(zhèn)污水處理廠 污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定，一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)為氨氮8mg/L，總氮20mg/L ;-級(jí)A排放標(biāo) 準(zhǔn)為氨氮5mg/L，總氮15mg/L。AA0、UCT和MUCT工藝都設(shè)有厭氧池、缺氧池和好氧池，并伴 有污泥回流，以提高污水中總氮的去除率；SBR工藝和氧化溝工藝則加強(qiáng)好氧曝氣，同樣可 以有效去除污水中的總氮。
[0003] 然而隨著工業(yè)化進(jìn)程以及工業(yè)尾水的并入排放，越來(lái)越多得重金屬離子進(jìn)入城市 污水系統(tǒng)，導(dǎo)致城市污水生物處理系統(tǒng)發(fā)生不同程度的失穩(wěn)現(xiàn)象。Cu2+是城市污水中最常 出現(xiàn)的重金屬，微量的Cu2+離子雖然對(duì)污水生物處理沒(méi)有明顯的危害，但是瞬時(shí)l~2mg/L的 Cu2+離子沖擊容易導(dǎo)致污水生物處理系統(tǒng)失穩(wěn)，對(duì)生物總氮去除產(chǎn)生抑制作用，總氮去除效 果變差，出水水質(zhì)難以達(dá)標(biāo)。當(dāng)更高濃度的Cu2+離子沖擊系統(tǒng)時(shí)，將會(huì)對(duì)活性污泥造成不可 逆的破壞，生物總氮去除能力可能喪失并難以自我恢復(fù)。
[0004] 目前，針對(duì)生物總氮去除能力受到Cu2+離子抑制后的恢復(fù)、消除方法鮮有報(bào)道， "銅離子的持續(xù)負(fù)荷對(duì)活性污泥生物硝化活性的影響"（張宏揚(yáng)等，環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014) - 文僅研宄了 Cu2+離子對(duì)活性污泥硝化活性短期和長(zhǎng)期的影響；"低濃度Cr (VI)對(duì)顆?；?強(qiáng)化生物除磷（EBPR)系統(tǒng)的影響及系統(tǒng)恢復(fù)研宄"（蘇斌等，環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013) -文提 出以低濃度Cr的促進(jìn)活性污泥系統(tǒng)受重金屬離子毒害后的恢復(fù)方法，但是該方法僅局限 于系統(tǒng)的自我恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，效果差，且無(wú)法有效消除重金屬的毒性。
[0005] 金屬螯合劑與金屬離子具有強(qiáng)結(jié)合作用，可將金屬離子包合到螯合劑內(nèi)部，變成 穩(wěn)定的，分子量更大的化合物，從而阻止金屬離子起作用，因此可用于降解重金屬離子污 染。如"螯合劑和生物表面活性劑對(duì)Cu、Pb污染壤土的淋洗修復(fù)"(劉霞等，環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2013,）一文公開(kāi)了金屬螯合劑在土壤的淋洗修復(fù)的應(yīng)用；而申請(qǐng)?zhí)枮椋?01310092162. 8， 發(fā)明名稱為"一種復(fù)合型重金屬螯合劑的制備方法"則公開(kāi)了復(fù)合型重金屬螯合劑在重金 屬?gòu)U水的處理中的應(yīng)用；然而現(xiàn)有的螯合劑制備方法復(fù)雜，且其成分中二硫化碳，二硫化碳 對(duì)活性污泥的毒害較大，微生物難以在這些螯合劑中保持活性，因此現(xiàn)有金屬螯合劑僅能 應(yīng)用于土壤的淋洗或者高濃度重金屬?gòu)U水處理，無(wú)法應(yīng)用于城市生物污水處理中。目前，利 用金屬螯合劑消除重金屬離子Cu2+對(duì)生物總氮去除的抑制作用，減少出水總氮含量，尚未 見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑，可以有效消除Cu 2+對(duì)生 物總氮去除的抑制作用，還可以減弱Cu2+離子對(duì)污水生物處理系統(tǒng)的沖擊，提高活性污泥 的沉降性，有助于污泥形成良好的菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的： 一種復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑，其是通過(guò)如下方法制備的： (a) 將質(zhì)量比為依次為2:1:1的乙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸和乙二胺二琥珀酸 混合，獲得多羧基氨基酸溶液，調(diào)節(jié)溶液濃度為300-350mg/L ; (b) 將膨潤(rùn)土、多羧基氨基酸溶液和濃度為150mg/L的磷酸三鈉溶液混合，以IOOrpm的 轉(zhuǎn)速攪拌6h，然后調(diào)節(jié)溶液pH至中性； 所述膨潤(rùn)土與多羧基氨基酸溶液的質(zhì)量體積比為1:40 ; 所述膨潤(rùn)土與磷酸三鈉溶液的質(zhì)量體積比為1:2-3 ; (c) 將步驟b獲得的混合溶液以60°C烘干，即獲得所述復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑。
[0007] 進(jìn)一步，本發(fā)明中，步驟b所述的膨潤(rùn)土顆粒徑不大于200目。
[0008] 如本發(fā)明所述復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑在污水處理中的應(yīng)用。
[0009] 如本發(fā)明所述復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑在受重金屬Cu 2+污染的城市污水（Cu 2+濃 度大于0. 5mg/L)生物處理中的應(yīng)用。
[0010] 如本發(fā)明所述受重金屬Cu2+污染的城市污水生物處理中的應(yīng)用是指：在城市污 水生物處理中，取回流污泥，控制其溶解氧濃度為l-2mg/L，然后投入復(fù)合型重金屬Cu2+螯 合劑，300mg/L，調(diào)節(jié)pH為7. 5-8. 0,曝氣攪拌15min，再將處理后的回流污泥回流至好氧 池，回流比為1:1. 5-2,維持好氧池溶解氧濃度為4~5mg/L，將水力停留時(shí)間較處理前延長(zhǎng) 20°/『30%，污泥的停留時(shí)間縮短20°/『30%，以降低出水中氨氮和總氮的含量。
[0011] 本發(fā)明的有益效果在于： 1、本發(fā)明提供的復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑，其制備過(guò)程簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣泛，化學(xué)性質(zhì) 穩(wěn)定。
[0012] 2、在整個(gè)城市污水生物處理過(guò)程中，本發(fā)明僅增加取回流污泥-投入螯合劑-污 泥回流的環(huán)節(jié)，即可提高氨氮和總氮的去除率，操作簡(jiǎn)單，螯合劑投加量少，恢復(fù)效果明顯。
[0013] 3、該復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑對(duì)微生物沒(méi)有毒害作用，能夠與活性污泥菌膠團(tuán)中 和污水中的Cu2+進(jìn)行離子交換，徹底去除Cu2+對(duì)微生物的毒害作用，有效杜絕Cu2+的毒性富 集。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為實(shí)施例AAO系統(tǒng)污水處理流程示意圖。
[0015] 圖2為實(shí)施例復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑提高氨氮、總氮去除率結(jié)果示意圖。
[0016] 圖3為實(shí)施例復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑降低污水中SV 3(|、多糖、蛋白質(zhì)含量結(jié)果示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步闡述，下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明 而非是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求范圍的限制；下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常 規(guī)方法；所述試劑和材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均從商業(yè)途徑獲得。
[0018] 實(shí)施例1制備復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑及AAO系統(tǒng)恢復(fù)試驗(yàn) (1)制備復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑 將乙二胺四乙酸（EDTA)、二乙基三胺五乙酸（DTPA)和乙二胺二琥珀酸（EDDS)以質(zhì)量 比2:1:1混合，配制濃度為280mg/L的多羧基氨基酸溶液； 配制濃度為150mg/L磷酸三鈉溶液； 將膨潤(rùn)土干燥、研磨破碎后，過(guò)200目篩； 取IOg過(guò)篩的膨潤(rùn)土加入到400ml多羧基氨基酸溶液中，然后添加25ml磷酸三鈉溶 液，在室溫25°C下以IOOrpm的速率攪拌6h，再用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液至中性；最后60°C烘干 溶液，得到復(fù)合型重金屬Cu2+螯合劑。
[0019] (2)實(shí)驗(yàn)室AAO系統(tǒng)恢復(fù)測(cè)試 AAO系統(tǒng)污水處理流程如圖1所示，進(jìn)水模擬生物污水，其氨氮為35-40mg/L，pH為