本发明涉及含酚废水处理领域,具体涉及一种含酚废水处理剂和处理方法。
背景技术:
在高度发展的现代文明下,工业废水以及城市污水和生活用水的排放,大量污染物质未经过处理流入江河、湖泊,使河水遭受有机污染成为富营养水体。众所周知,含酚废水是危害十分严重的有毒废水之一,对一切生物个体都具有极高的毒性和生物难降解性,含酚废水在1977年就被美国国家环保局列为129种有限控制的污染物之一,也是我国当前水污染控制中重点解决的有害废水之一和急需解决的三废治理对象。
现有技术中,出现了各种各样的苯酚废水处理方法。其中,吸附法是在实验室或者工业生产中最常用和效率比较高的处理方法,但是这种物理处理方法的吸附选择性差,处理成本较高,同时也很容易造成二次污染;生物降解法是一种实用的、经济的、环境友好的处理技术,其主要是利用对微生物起固定作用的载体材料来负载各种微生物后对苯酚废水进行处理。该方法虽然取得了一定的效果,但也存在一些问题,例如微生物菌在使用前后均需要添加培养成分进行培养,操作麻烦,成本较高,还例如现有的方法载体仅仅是载体的作用,对于苯酚或是微生物分解后的中间有机物没有任何吸附固定作用。
中国专利公开CN102872842A公开了一种用于处理高浓度苯酚废水的微生物复合载体材料及其制备方法,将丙烯酸酯类单体、引发剂、溶剂和水配制后搅拌均匀,加入纤维载体例如纤维载体为聚丙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、海绵、芳纶、无纺布等,90℃~100℃下聚合反应1~4小时,洗除未反应的单体、溶剂以及杂质得到吸附载体材料;用培养基对菌体进行复苏和活化,进行若干天的连续驯化培养,将吸附载体材料裁剪成小块,浸入到驯化好的菌液中进行挂膜,即得微生物复合载体材料。该方法的技术原理是选择自身对苯酚具有吸附选择性的纤维基树脂型吸附材料作为载体,并在基体表面复合的高分子层为丙烯酸酯类聚合物,利用结构中酯基的存在而对水体中的苯酚产生较强的范德华力和氢键作用,对苯酚具有较好的吸附选择性。将含酚废水中的苯酚先富集于载体材料表面,溶液中剩余苯酚进一步被负载的菌群降解,同时随着溶液中苯酚浓度的降低,会有部分苯酚从载体材料上释放出来,继续被菌群降解,从而完成直接处理高浓度苯酚废水的过程,最终达到含酚废水的彻底净化。该方法虽然相比传统微生物处理方法取得较好的效果,但是需要载体的制备比较复杂,成本较高,在处理废水的同时已经使用后的载体材料会带来二次污染,而且更关键的一点是其载体材料的吸附原理是通过范德华力和氢键作用,而微生物对于酚的降解是一个逐步分解的过程,通常是先将酚结构中的酚羟基打断,产生中间分解物带正电荷的苯基团,然后再逐步分解成二氧化碳和水。因此,一旦酚被转化为苯基团后,其载体材料对于苯基团的吸附就变得非常弱而失去固定吸附效果。
另一方面,油脂精炼过程中,一般加活性白土进行脱色,油脂脱色处理后被分离出来的白土含有20-30%的油。对于这些含有20-30%的油的白土,一些厂家会进行二次深度压榨,获得混合油和含有5-8%的含油废白土,这种废白土如果再想从中获得油的话,成本代价高,所以厂家就会把它作为废弃物,由于处理成本高,大部分油脂厂的含油废土就会闲置堆放或者掩埋,这样会造成对环境的污染,同时浪费资源,影响资源环境的可持续发展。
技术实现要素:
本发明的目的在于克服现有技术的不足提供一种改进的含酚废水处理剂和含酚废水处理方法。
为实现上述目的,本发明一方面提供一种含酚废水处理剂,以重量百分含量计,所述含酚废水处理剂的原料配方包含改性废白土20-60%、氨水1-7%、磷酸二氢锌2-10%、微生物菌0.5-7.5%以及交联累托石15.5-76.5%,所述改性废白土通过将含有油脂的废白土加热到35-80℃,然后加入柠檬酸搅拌反应2-3小时,最后加入纤维素,在温度60-80℃下搅拌反应得到。
进一步地,所述含酚废水处理剂由所述原料按照如下方法制备:向改性废白土中添加磷酸二氢锌,用氨水调节pH至7-9,然后加入微生物菌搅拌,在温度为28-35℃下,平衡5-6天,最后加入交联累托石,搅拌均匀即得。
根据本发明,所述微生物菌可以为解酚假单胞菌、球形芽孢杆菌等,其中优选解酚假单胞菌。微生物菌可商购获得,并在使用前按照已知的程序或厂家建议的方式进行激活和驯化培养。
根据本发明,所述废白土优选为溶剂法提油后的废白土。所述废白土中油脂的质量含量优选为5%~8%。
优选地,所述纤维素与所述废白土的投料质量比为0.1~0.3:1。
优选地,所述柠檬酸与所述废白土的投料质量比为0.15~0.25:1。
进一步优选地,所述含酚废水处理剂的原料配方包含改性废白土30-50%、氨水3-7%、磷酸二氢锌3-10%、微生物菌3.5-7.5%以及交联累托石25.5-60.5%。
本发明第二方面提供一种如上所述的含酚废水处理剂的制备方法,其包括以下步骤:
(1)将含有油脂的废白土加热到35-80℃,然后加入柠檬酸搅拌反应2-3小时,最后加入纤维素,在温度60-80℃下搅拌反应得到改性废白土,降温至28-35℃;
(2)向改性废白土中添加磷酸二氢锌,用氨水调节pH至7-9,然后加入微生物菌搅拌,在温度为28-35℃下,平衡5-6天,最后加入交联累托石,搅拌均匀即得。
优选地,步骤(1)中,将废白土加热至50-80℃。更优选地,将废白土加热至60-80℃。
一般地,步骤(1)中加入纤维素后,搅拌反应时间为2~3小时。
本发明第三方面提供一种含酚废水的处理方法,包括将对含酚废水进行生化处理的步骤,该步骤中采用如上所述的对含酚废水处理剂。
进一步地,含酚废水处理剂的用量一般为3-5kg/立方米废水。
本发明含酚废水处理剂的技术原理为:利用改性废白土、微生物菌以及交联累托石进行复合使用,其中改性废白土中含有油脂可为微生物菌生长提供营养环境,而且经过纤维素改性的废白土,在其表面和分子结构内含有大量的[O-R]n基团,废水中大量的经微生物菌初步分解后产生的苯离子与[O-R]n基团通过分子间的作用力牢牢地结合在一起,并同时利用交联累托石对于苯离子的吸附作用,实现不仅对于苯酚而且对于苯酚的中间分解产物非常好的固定吸附作用,加速分解速率和提高分解效果,也即提高废水处理效果。
通过上述技术方案的实施,本发明与现有技术相比具有如下优势:
1.同等条件下,本发明的含酚废水处理剂与CN102872842A报道的技术相比对于含酚废水的处理效果更好或至少相当;
2.本发明的含酚废水处理剂利用原本废弃处理的废白土为原料制备,与CN102872842A报道的技术相比,能够实现资源回收利用和显著降低成本;
3.本发明的含酚废水处理剂绿色环保,不会产生二次污染。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明,但不限于这些实施例。以下实施例中采用的废白土为油脂精炼过程中油脂脱色后处理的白土,油脂的质量含量为约6%。
实施例1
一种含酚废水处理剂,其原料配方为:改性废白土30%、氨水5%、磷酸二氢锌10%、微生物菌6%以及交联累托石49%。微生物菌为解酚假单胞菌(首先用培养基对菌体进行复苏和活化,然后将处于对数生长期的菌体进行5天的驯化培养)。
含酚废水处理剂的制备方法如下:
(1)将750kg含有油脂的废白土加热到60℃,然后加入150kg柠檬酸搅拌反应3小时,最后加入100kg纤维素,在80℃温度下搅拌反应2小时得到改性废白土,降温至30℃;
(2)向改性废白土中添加磷酸二氢锌,用氨水调节pH,pH为约7.5,然后加入微生物菌搅拌,在温度为30℃的情况下,平衡5天时间,最后加入交联累托石,搅拌均匀即得。
实施例2
一种含酚废水处理剂,其原料配方为:改性废白土50%、氨水7%、磷酸二氢锌5%、微生物菌6%以及交联累托石32%。微生物菌为球形芽孢杆菌,使用前进行激活和驯化培养。
含酚废水处理剂的制备方法如下:
(1)将500kg含有油脂的废白土加热到80℃,然后加入125kg柠檬酸搅拌反应2小时,最后加入100kg纤维素,在80℃温度下搅拌反应3小时得到改性废白土,降温至30℃;
(2)向改性废白土中添加磷酸二氢锌,用氨水调节pH,pH控制为约7.5,然后加入微生物菌搅拌,在温度为30℃的情况下,平衡5天时间,最后加入交联累托石,搅拌均匀即得。
实施例3
一种含酚废水处理剂,其原料配方为:改性废白土40%、氨水5%、磷酸二氢锌10%、微生物菌6%以及交联累托石39%。其中微生物菌和处理剂的制备同实施例1。
对比例1
本例提供一种含酚废水处理剂,其配方组成基本同实施例1,不同的是,该例中改性废白土只与柠檬酸搅拌反应,不进行纤维素改性反应。
苯酚降解实验:
将上述实施例1-3以及对比例1的处理剂进行对比实验,如下:
1.实验方法:分别将实施例1-3以及对比例1的处理剂按照用量为4kg/立方米废水的比例加入到浓度为4000mg/L的苯酚溶液中,于室温下放置,实验时间为60小时,每隔12小时取样测定苯酚含量。
2.实验结果:参见表1。
表1不同处理时间时废水中苯酚的浓度mg/L
以上对本发明做了详尽的描述,其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。