一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，属于废水 处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 水资源是人类生产和生活中不可缺少的重要资源，也是生物赖W生存的环境资 源，水资源危机加剧和水环境质量不断恶化带来的水资源问题已成为当今世界备受关注的 环境问题之一。絮凝技术是广泛应用于工业生产中经济、简便的水处理方法，絮凝效果好坏 主要取决于絮凝剂。根据化学成分不同，絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和生物絮凝 剂。聚合氯化侣等无机高分子絮凝剂因其较高的活性和低廉的价格得到广泛应用。相比之 下，有机合成高分子絮凝剂则用量小，使用范围广，絮凝速度快、处理效果显著，且受环境影 响小，在市场上占绝对优势。尽管有机、无机絮凝剂在一定程度上能满足工业要求，但其昂 贵的价格令企业难W承受，无机絮凝剂易带入大量无机离子到被处理水中，聚丙締酷胺类 有机高分子絮凝剂不易降解，而且其聚合单体具有强烈的神经毒性。生物絮凝剂W其环境 友好和易降解特性已成为研究的热点。
[0003] 微生物絮凝剂是一类利用生物技术由微生物产生的可沉降水中悬浮颗粒和胶体 颗粒的特殊高分子有机物，主要由胞外多糖、糖蛋白、蛋白质、纤维素、核酸等高分子物质组 成。自1930年日本的Butterfield报道W来，微生物絮凝剂W其来源广、种类多、絮凝性能良 好、培养条件粗放、可降解性和安全性等特点而引起广大环境工作者的极大兴趣。微生物具 有比表面积大、转化能力强、繁殖速度快、易变异及絮凝处理的对象广泛等特点，开发利用 潜力巨大。我国相关科研工作者已筛选出上百种絮凝剂产生菌，并对其进行了较为深入的 研究。目前微生物絮凝剂已在许多领域得到应用，如高浓度有机废水的处理、城市生活污水 和塑料工业废水的处理、燃料废水的脱色、无机物悬浮废水的处理等。微生物絮凝剂较弱的 絮凝活性和较高的滤饼水分限制了其应用开发。
[0004] 表面活性剂含有亲水亲油基团，使其具有降低溶剂表面张力、液固或液液之间的 界面张力，改变了体系界面的状态，且在体系中形成多种结构的聚集体，它具有润湿、乳化、 洗涂、分散、增溶、起泡等性能。采用表面活性剂与有机絮凝剂复配进行絮凝脱水有已较多 的研究，L .别斯拉研究了表面活性剂存在时聚丙締酷胺对高岭±悬浮液的絮凝和脱水，结 果表明表面活性剂的加入可有效控制滤饼水分。然而，对于微生物絮凝剂与表面活性剂的 复合絮凝使用还未见报道。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在提供一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，解决 现有微生物絮凝剂用量大、絮凝时间较长等问题。
[0006] 本发明提供了一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，将微生 物絮凝剂与表面活性剂形成二元复合絮凝剂，通过混凝法处理废水。
[0007]所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，包括W下步骤： (1) W娃酸盐细菌为菌种，将该菌种接种到盛有液体培养基的锥形瓶中，于28~32Γ 水浴振荡培养24~96h，获得娃酸盐细菌培养液； 培养基的配方为：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，高岭±0.25~0.75g/L，且pH值为6.5~7.8; (2) 将步骤(1)获得的娃酸盐细菌培养液超声破碎30~45 min后进行第一次离屯、分离， 取离屯、上清液，向该上清液中缓慢加入预冷乙醇，预冷乙醇的加入量为上清液体积的两倍； 混匀后进行第二次离屯、分离，取离屯、分离后溶液中的絮状沉淀，将沉淀物用预冷乙醇洗涂 Ξ次，将最终洗涂液进行第Ξ次离屯、，并将离屯、获得的沉淀物置于真空干燥箱内干燥，干燥 后即为娃酸盐细菌絮凝剂； (3) 向废水中加入表面活性剂，并揽拌3~10 min; (4) 向步骤(3)废水中加入步骤(2)所制备的娃酸盐细菌絮凝剂，调节废水pH为4~8,静 置5~90min，使废水中的微细固体颗粒絮凝沉降。
[000引所述步骤（1)中培养基的优选配方为：薦糖：5.0 g/L，Na2册化：2.0 g/L，MgS化· 7此0:0.5 g/L，FeCl3:0.005 g/L，CaCl2: 0.1 g/L，高岭±:0.5 g/l;摇床转速为 150~200 r/min0
[0009] 所述步骤(2)中，娃酸盐细菌絮凝剂第一次离屯、速率为5000~6000 r/min，离屯、时 间为15~30 min;第二次离屯、速率为1000~4000 r/min离屯、时间为10~30 min;第Ξ次离屯、速 率为4000r/min，离屯、时间为30~60 min;预冷乙醇是在4°C下冷藏24~48 h得到，乙醇浓度为 94%~96%;真空干燥溫度为40~50°C，干燥时间2~化。
[0010] 所述步骤(3)中表面活性剂为十六烷基Ξ甲基漠化锭(CTAB)、十二烷基Ξ甲基漠 化锭(DTAB)、十六烷基Ξ甲基氯化锭(CTAC)、癸基Ξ甲基漠化锭溶液中的任一种。
[0011] 所述步骤(3)中表面活性剂用量为20~150 mg/L，即每L废水中加入表面活性剂的 量为20~150 mg，揽拌速率为30~100 r/min。
[001^ 所述步骤(4)中娃酸盐细菌絮凝剂用量为0.05~1.0 g/L，即每L废水中加入娃酸盐 细菌絮凝剂的量为0.05~1.0邑。
[0013] 本发明采用的二元复合絮凝剂，基于微生物絮凝剂与表面活性剂的二元复合絮凝 剂混凝法，首先将表面活性剂添加到废水中揽拌，再将娃酸盐细菌絮凝剂加入废水中，并调 节pH，使废水中的微细固体颗粒絮凝沉降。不但具有生物絮凝剂安全高效且能自然降解的 特点，而且利用表面活性剂提高了生物絮凝剂的沉降速度，有效控制了滤饼的水含量。
[0014] 本发明的有益效果： 本发明能够有效絮凝废水中的悬浮物，提高微生物絮凝效率，缩短微生物絮凝剂的絮 凝时间，此方法对选煤厂煤泥水及洗煤废水、含粘±矿物的悬浮液均具有良好的处理效果， 且产微生物絮凝剂的娃酸盐细菌培养条件粗放、环境友好，表面活性剂可降解性强、无二次 污染。
【具体实施方式】
[0015] 本发明通过混凝法处理废水的流程如下： ①首先制备娃酸盐细菌培养液； ② 将上述培养液进行超声破碎，得到娃酸盐细菌破碎液； ③ 对上述破碎液进行离屯、分离，取离屯、上清液;用预冷乙醇洗涂所得离屯、上清液，取洗 涂的混合液进行第二次离屯、分离，得沉淀物;用预冷乙醇洗涂所得沉淀物，取洗涂的混合液 进行第Ξ次离屯、分离，得沉淀物； ④ 将上述第Ξ次离屯、分离后的沉淀物进行真空干燥，得娃酸盐细菌絮凝剂； ⑤ 将上述娃酸盐细菌絮凝剂加入到经表面活性剂预处理的废水中，并调节pH值，静置， 使废水中的微细固体颗粒絮凝沉降。
[0016]下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于W下实施例。
[0017]实施例1: 配制模拟废水粒径小于0.074 mm的石英纯矿物配制成30 g/L的悬浮液，抑值为 7.1，表面带负电的石英因静电斥力自然沉降困难。
[0018] 处理废水的具体步骤如下： 过)娃酸盐细菌为菌种，将该菌种接种到盛有100 mL液体培养基(薦糖5.0 g/L，化抽Κ)4 2.0 g/L，MgS〇4.7出0 0.5 g/L，FeCl3 0.005 g/L，CaCl2 0.1 g/L，高岭±0.5g/L)的250 mL 锥形瓶中，调节培养基pH为7.3,150 r/min摇床中培养72 h后获得娃酸盐细菌培养液； 培养液W离屯、速率6000 r/min离屯、20 min后加入两倍体积预冷乙醇混匀至絮状沉淀 产生，W离屯、速率3000 r/min离屯、15 min后W预冷乙醇洗涂Ξ次，再次W离屯、速率4000 r/ min离屯、40 min后，45°C真空干燥化得到娃酸盐细菌絮凝剂； 间向石英悬浮液中添加 CTAB 100 mg/L，W速率80r/min揽拌5 min; 间向步骤(2)中的悬浮液加入0.6 g/L娃酸盐细菌絮凝剂，调节pH值为6.5，静置10 min 后测定上清液吸光度值，计算絮凝率，并测定沉降速度。
[0019] 本实施例检测结果是:石英悬浮液絮凝率为98.6%，沉降速度为12.6 cm/min，滤饼 含水率21.9%。
[0020] 实施例2: 待处理废水:煤泥水中煤泥颗粒浓度为34g/L，煤泥水pH值为8.3，煤泥水悬浮物浓度 高，细小颗粒含量偏高，灰分较低，自然沉降困难。粒度与组成分析如下：
处理废水的具体步骤如下： 过)娃酸盐细菌为菌种，将该菌种接种到盛有100 mL液体培养基(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，FeCl3 0.005 g/L，CaCb 0.2 g/L，高岭±0.25 g/L)的250 mL锥形瓶中，调节培养基pH为6.5,200 r/min摇床中培养96 h后获得娃酸盐细菌培养液，培 养液W离屯、速率5000 r/min离屯、30 min后加入两倍体积预冷乙醇混匀至絮状沉淀产生，W 离屯、速率4000 r/min离屯、25 min后W乙醇洗涂Ξ次，再次W离屯、速率4000 r/min离屯、30 min后，50°C真空干燥化得到娃酸盐细菌絮凝剂； (2)煤泥水中添加 DTAB 80 mg/L或CTAC110 mg/L，W速率 100 r/min揽拌8 min; 间向（2)中的煤泥水加入0.9g/L娃酸盐细菌絮凝剂，调节抑值为5.0，静置30 min后测 定上清液吸光度值，计算絮凝率。
[0021 ]本实施例结果是:添加 DTAB时煤泥水絮凝率为95.7%，添加 CTAC时煤泥水絮凝率为 93.1%，沉降速度为0.42 cm/min，滤饼含水率29.2%。
[0022] 实施例3: 配制模拟废水粒度小于0.045mm占83%的高岭±配制成10 g/L的悬浮液，pH值为 6.8，此类粘±矿物悬浮液自然沉降困难。
[0023] 处理废水的具体步骤如下： 过)娃酸盐细菌为菌种，将该菌种接种到盛有100 mL液体培养基(薦糖4.0 g/L，化抽Κ)4 1.5g/L，MgS〇4.7此0 0.5g/L，FeCl3 0.008 g/L，CaCl2 0.15 g/L，高岭±0.70 g/L)的250 mL锥形瓶中，调节培养基抑为7.3,180 r/min摇床中培养72 h后获得娃酸盐细菌培养液，培 养液W离屯、速率6000 r/min离屯、30 min后加入两倍体积预冷乙醇混匀至絮状沉淀产生，W 离屯、速率2000 r/min离屯、25 min后W预冷乙醇洗涂Ξ次，再次W离屯、速率4000 r/min离屯、 50 min后，42°C真空干燥地得到娃酸盐细菌絮凝剂； 间高岭±悬浮液中添加癸基Ξ甲基漠化锭40 mg/L，W速率90 r/min揽拌5 min; 间向（2)中的悬浮液加入0.45 g/L娃酸盐细菌絮凝剂，调节pH值为7.0，静置5 min后测 定上清液吸光度值，计算絮凝率，并测定沉降速度。
[0024] 本实施例结果是：高岭±悬浮液絮凝率为92.8%，沉降速度为5.4 cm/min，滤饼含 水率 31.3〇/〇。
【主权项】
1. 一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特征在于:包括以下 步骤： (1) 以硅酸盐细菌为菌种，将该菌种接种到盛有液体培养基的锥形瓶中，于28~32°C 水浴振荡培养24~96h，获得硅酸盐细菌培养液； 培养基的配方为：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，高岭土0.25~0.75 g/L，且pH值为6.5~7.8; (2) 将步骤(1)获得的硅酸盐细菌培养液超声破碎30~45 min后进行第一次离心分离， 取离心上清液，向该上清液中缓慢加入预冷乙醇，预冷乙醇的加入量为上清液体积的两倍； 混匀后进行第二次离心分离，取离心分离后溶液中的絮状沉淀，将沉淀物用预冷乙醇洗涤 三次，将最终洗涤液进行第三次离心，并将离心获得的沉淀物置于真空干燥箱内干燥，干燥 后即为硅酸盐细菌絮凝剂； (3) 向废水中加入表面活性剂，并搅拌3~10 min; (4) 向步骤(3)废水中加入步骤(2)所制备的硅酸盐细菌絮凝剂，调节废水pH为4~8，静 置5~90min，使废水中的微细固体颗粒絮凝沉降。2. 根据权利要求1所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特 征在于:所述步骤（1)中培养基的配方为:蔗糖:5.0 g/L，Na2HP〇4:2.0 g/L，MgS〇4 · 7H20:0.5 g/L，FeCl3:0.005 g/L，CaCl2: 0.1 g/L，高岭土:0.5 g/L;摇床转速为 150~200 r/min。3. 根据权利要求1所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特 征在于:所述步骤(2)中，硅酸盐细菌絮凝剂第一次离心速率为5000~6000 r/min，离心时间 为15~30 min;第二次离心速率为100CK4000 r/min离心时间为10~30 min;第三次离心速率 为4000r/min，离心时间为30~60 min;预冷乙醇是在4°C下冷藏24~48 h得到，乙醇浓度为 94%~96%;真空干燥温度为40~50 °C，干燥时间2~5h。4. 根据权利要求1所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特 征在于:所述步骤(3)中表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十 六烷基三甲基氯化铵、癸基三甲基溴化铵溶液中的任一种。5. 根据权利要求1所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特 征在于:所述步骤(3)中表面活性剂用量为20~150 mg/L，搅拌速率为30~100 r/min。6. 根据权利要求1所述的微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，其特 征在于:所述步骤(4)中硅酸盐细菌絮凝剂用量为0.05~1.0 g/L。
【专利摘要】本发明公开了一种微生物絮凝剂与表面活性剂混凝处理矿业废水的方法，属于废水处理技术领域。该方法包括：首先制备硅酸盐细菌絮凝剂，将表面活性剂添加到废水中搅拌，再将硅酸盐细菌絮凝剂加入废水中，并调节pH，使废水中的微细固体颗粒絮凝沉降。本发明能够有效沉淀废水中的悬浮物，提高微生物絮凝效率，缩短微生物絮凝剂的絮凝时间，此方法对选煤厂煤泥水及洗煤废水、含粘土矿物的悬浮液均具有良好的处理效果，且产微生物絮凝剂的硅酸盐细菌培养条件粗放、环境友好，表面活性剂可降解性强、无二次污染。
【IPC分类】C02F3/34
【公开号】CN105712494
【申请号】CN201610229448
【发明人】杨志超, 孙蓓蕾, 张素红, 郭建英, 王伟
【申请人】太原理工大学