一种原位应急废水处理材料及其应用方法与流程

本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种原位应急废水处理用材料及其应用方法。

背景技术：

随着制革、电镀、钢铁加工及纺织印染等工业的迅速发展，工业废水的不达标排放与泄露、工业废弃物的随意丢弃等使重金属对生态环境造成严重威胁。部分重金属以其高溶解性、迁移性，可以轻易穿过细胞膜而具有剧毒性，能够致癌、致畸、致突变，对人类健康及生态安全造成严重威胁。微生物处理法由于其经济高效、环境友好、可重复利用等优点逐渐受到广泛关注。

尽管异养微生物修复已被认为是一种有效的处理方法，但其在原位应急处理时常以纯菌菌剂方式使用，具有价格昂贵、难回收、需外加营养源(传统液相营养源易造成二次污染)、出水重金属总量不达标、还原产物无法彻底从系统中去除、易受环境冲击影响等缺点，从而限制了其在原位应急重金属污染废水修复中的广泛应用。

技术实现要素：

本发明以玉米芯、磷矿石和海藻酸钠为基质包埋高效纯菌用于原位应急重金属污染废水的修复，其中玉米芯可作为固相碳源、活性添加剂和微生物载体，磷矿石可用作固相磷源、活性添加剂、微生物载体和吸附剂，海藻酸钠凝胶可用作微生物包埋体和吸附剂，以提高反应速率、防止过量碳源和磷源造成的二次污染、提高微生物抗冲击能力、吸附还原产物使出水污染物总量达标及反应后回收微生物和重金属。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种原位应急废水处理材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将玉米芯、磷矿石加入水中，充分分散，得悬液；将海藻酸钠加入得到的悬液中，超声分散，得混合半凝胶液；

2)向步骤1)制得的混合半凝胶液中加入离心后的微生物，混合均匀；

3)将步骤2)制得的混合半凝胶液滴入氯化钙溶液中，不断搅拌，交联固化，过滤，制得废水处理材料。

优选的，步骤1)所述玉米芯和磷矿石粒径均为1-150微米，海藻酸钠质量浓度为1％-5％，超声处理0.1-2小时。

优选的，步骤3)所述的氯化钙溶液质量浓度为0.5％-5％，交联固化时间为0.5-12小时。

优选的，一种如上述制备方法制得的材料，材料呈均匀球状，直径1-6毫米。

一种如上述制备方法制得的材料在原位应急重金属污染废水处理中的应用。

优选的，废水具体指含有铬、钒等重金属的废水。

优选的，具体应用方法为：对于急需原位处理的高浓度重金属废水，按计算比例加入用透水袋包裹好的所述材料，反应后提出处理。

本发明的有益效果在于：

1)本发明材料中的玉米芯可以作为固相碳源，节约成本并防止液相碳源过量造成的二次污染；可以作为活性添加剂提高反应速率；可以作为微生物载体提高微生物量。

2)本发明材料中的磷矿石可以作为固相磷源，节约成本并防止液相磷源过量造成的二次污染；可以作为活性添加剂提高反应速率；可以作为微生物载体提高微生物量；可以吸附还原产物至材料颗粒内以便污染物从污染系统中完全去除。

3)本发明材料中的海藻酸钠包埋材料可以固定化微生物，以实现反应后微生物的回收；可以固定粉末状玉米芯和磷矿石，使其可以发挥最大效应又不至于分离困难和堵塞；可以吸附还原产物至材料颗粒上以便污染物从污染系统中完全去除。

附图说明

图1为实施例1制得原位应急废水处理材料的照片；

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

原位应急废水处理材料的制备，步骤如下：

1)将0.5克玉米芯和0.5克磷矿石加入到10毫升去离子水中，充分混合得到悬液；将0.15克海藻酸钠加入到悬液中，混合溶解，超声分散30分钟，充分溶解得到混合半凝胶液；

2)向1)中制得的混合半凝胶液中加入10克气单胞菌菌液，混合均匀。

3)使用注射器将2)得到的混合半凝胶液滴入质量浓度1.5％的氯化钙溶液中，同时以100转/分的转速搅拌氯化钙溶液；

4)将3)中溶液置于4℃过夜，使制备的材料充分交联，之后过滤得到废水处理材料。

上述制得的废水处理材料如图1所示，材料呈褐色球状，材料粒径均匀，直径约4毫米。

实施例2

本发明的原位应急废水处理材料用于处理六价铬污染废水，包括如下步骤：

将实施例1制得的材料添加到体积为100毫升质量浓度500毫克/升的六价铬污染废水中，每100毫升废水加入材料2.0克(以干重计)，在30℃条件下静置培养，定时取样测定六价铬和总铬浓度；六价铬浓度采用分光光度法于540纳米处测定，总铬浓度采用电感耦合等离子体光谱发生仪测定。经实验，2天可实现六价铬、总铬的完全去除。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种原位应急废水处理材料的制备及其应用方法。目前异养微生物还原重金属已被认为是一种有效的方法，但其在原位应急处理时常以纯菌菌剂方式使用，具有价格昂贵、难回收、需外加营养源(传统液相营养源易造成二次污染)、出水重金属总量不达标、还原产物无法彻底从系统中去除、易受环境冲击影响等缺点，从而限制了其在原位应急重金属污染废水修复中的广泛应用。本发明借助海藻酸钠凝胶将微生物与磷矿石、玉米芯共固定，得到一种新型废水处理材料。采用本发明制备的废水处理材料及应用方法能够对某些重金属污染废水进行有效的处理，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：陈男;马琳琳;冯传平
受保护的技术使用者：中国地质大学（北京）
技术研发日：2019.07.23
技术公布日：2019.10.18