一种活性污泥降解尾矿库地表水中铬的方法

1.本发明属于环保技术领域，涉及地表水中重金属铬的降解方法，具体为一种活性污泥降解尾矿库地表水中铬的方法。


背景技术：

2.矿产资源是社会发展的主要资源之一，也是人类生存和社会经济发展重要的组成部分。近年来，伴随着建筑、军工、制造业的蓬勃发展，我国对金属矿产的需求骤然增加，矿石开采量也随之大幅提升。开采过程中除了矿石以外，还会产生大量的废渣，因为这些废渣经济价值不高，所以这些废渣大部分被长期堆存于尾矿库。尾矿堆长期受雨水及风力作用，导致废渣中的部分重金属通过地表径流进入河流之中，危害周边环境以及居民的身体健康。
3.cr是尾矿库地表水中常见的重金属污染物之一，在自然环境下，cr的存在形态主要是cr
6+
和cr
3+
， cr
3+
不易进入人体，在少量摄入的情况下，对人体的毒性不大，而cr
6+
大多以离子形式溶于水体中，性质较为稳定、毒性强，并且极易被人体吸收。铬盐可以通过皮肤、呼吸道等途径被人体吸收，从而导致皮炎、湿疹甚至导致基因突变，有致癌风险。铬盐进入到环境中也会对生态系统造成危害，严重污染生态环境。
4.通过对近年来的研究资料总结可以得出，当前降解尾矿区地表水中铬的方法使用较为广泛的有：化学法、物理法。然而以上方法仍然有许多缺陷：化学法的处理成本较高，同时可能带入新有毒物质，对环境造成二次污染；物理法的处理周期长，对于后期固体吸附剂的分离难度大，且总体成本高于化学法，处理效果不明显。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决物理法以及化学法在降解尾矿库地表水中铬方面存在的问题，而提出一种活性污泥降解尾矿库地表水中铬的方法。通过对非生物活性微生物的化学结构及成分特性研究发现，无生物活性的微生物可以用于处理较低浓度的含铬地表水，处理过程中充分利用了活性污泥等廉价用料。
6.一种活性污泥去除尾矿库地表水中铬的方法，包括以下步骤：步骤一：水样采集及预处理，提前准备采样瓶和采样器，打印标签和采样单，并确保采样瓶洁净，不受污染。采样过程中，必须按照采样规范进行采样工作，正确使用采样器和采样瓶，取地表水1l，带回。将带回的水样过0.45μm滤膜后，密封后置于4℃的环境下进行保存待测；步骤二：水样中重金属铬的分析，使用原子吸收分光光度计进行测定；步骤三：通过控制温度、活性污泥用量等变量来研究活性污泥对降解地表水中铬的处理效果。
7.优选地，上述一种活性污泥降解尾矿库地表水中铬的方法，所述步骤一中的水样采集及预处理，使用采集器和采集瓶，取地表水1l，带回；再过0.45μm滤膜后密封置于4℃的
环境下进行保存待测。
8.优选地，上述一种活性污泥降解尾矿库地表水中铬的方法，所述步骤二中使用原子吸收分光光度计测定水样中重金属铬。
9.优选地，上述一种活性污泥降解尾矿库地表水中铬的方法，所述步骤三中取自吉林省某污水处理厂的活性污泥经风干研磨，过60目筛，备用。
10.优选地，上述一种活性污泥降解尾矿库地表水中铬的方法，所述步骤三中的实验取6个锥形瓶，分别加入100ml水样，进行编号，取3个锥形瓶分别加入1.2g活性污泥，在不同温度下进行反应；取3个锥形瓶，分别加入不同用量的活性污泥，在温度20℃下进行反应，用200~300r/min搅拌速度搅拌20min后，离心取上清液，测定其中重金属铬的含量，计算其吸附量和去除率。
11.优选地，上述一种活性污泥降解尾矿库地表水中铬的方法，所述步骤三中单位质量活性污泥对铬的去除量计算公式为：式中a2为活性污泥对铬的吸附量（mg
·
g
‑1）；c0为初始溶液中的铬浓度（mg
·
l
‑1）；c2为接触后的铬浓度（mg
·
l
‑1）；v为溶液体积（l）；m为活性污泥投加质量（g）。
12.优选地，上述一种活性污泥降解尾矿库地表水中铬的方法，所述步骤三中的铬的去除率计算公式为：式中e2为活性污泥对铬的去除率；c0为初始溶液中铬的浓度（mg
·
l
‑1）；c2为接触后铬的浓度（mg
·
l
‑1）。
13.本发明的有益效果：（1）本发明中的活性污泥来源广泛、成本低廉、效率高；（2）本发明的二次污染小、实用性强、应用前景广阔。
附图说明
14.图1为本发明活性污泥降解尾矿库地表水中铬的方法流程图。
具体实施方式
15.下面对本发明的具体实施进行详细说明。
16.步骤一：水样采集及预处理：提前准备采样瓶和采样器，打印标签和采样单，并确保采样瓶洁净，不受污染。采样过程中，必须按照采样规范进行采样工作，正确使用采样器和采样瓶，取地表水1l，带回。将带回的水样过0.45μm滤膜后，密封后置于4℃的环境下进行保存待测。
17.步骤二：水样重金属铬的分析，使用原子吸收分光光度计进行测定。
18.步骤三：实验通过取6个锥形瓶，分别加入100ml水样，进行编号，取3个锥形瓶分别加入1.2g活性污泥，在不同温度下进行反应；取3个锥形瓶，分别加入不同用量的活性污泥，
在温度20℃下进行反应，用200~300r/min搅拌速度搅拌20min后，离心取上清液，测定其中重金属铬的含量，计算其吸附量和去除率，从而得出活性污泥对降解地表水中铬的处理效果。
19.实验部分主要材料活性污泥：取自吉林省某污水处理厂，风干研磨，过60目筛后备用。
20.实验部分仪器250ml锥形瓶、量筒、分析天平、恒温水浴锅、变速搅拌器、温度计。
21.实验部分相关计算单位质量活性污泥对铬去除量计算公式：式中a2为活性污泥对铬的吸附量（mg
·
g
‑1）；c0为初始溶液中的铬浓度（mg
·
l
‑1）；c2为接触后的铬浓度（mg
·
l
‑1）；v为溶液体积（l）；m为活性污泥投加质量（g）。
22.铬的去除率计算公式：式中e2为活性污泥对铬的去除率；c0为初始溶液中铬的浓度（mg
·
l
‑1）；c2为接触后铬的浓度（mg
·
l
‑1）。
23.实验方法：通过控制变量法研究活性污泥对地表水中铬的处理效果，影响活性污泥降解地表水中铬的处理效果的因素有：温度、活性污泥用量。
24.温度的影响。
25.实施例1：取经过洗涤干燥后的250ml锥形瓶1个，移取100ml水样，记为1号锥形瓶。在1号锥形瓶中加入活性污泥1.2g，将锥形瓶置于预先升温至10℃的恒温器水浴中，用200~300r/min搅拌速度搅拌20min后，离心取上清液，测定其中铬的含量，并记录相关数据。
26.实施例2：取经过洗涤干燥后的250ml锥形瓶1个，移取100ml水样，记为2号锥形瓶。在2号锥形瓶中加入活性污泥1.2g，将锥形瓶置于预先升温至20℃的恒温器水浴中，用200~300r/min搅拌速度搅拌20min后，离心取上清液，测定其中铬的含量，并记录相关数据。
27.实施例3：取经过洗涤干燥后的250ml锥形瓶1个，移取100ml水样，记为3号锥形瓶。在3号锥形瓶中加入活性污泥1.2g，将锥形瓶置于预先升温至40℃的恒温器水浴中，用200~300r/min搅拌速度搅拌20min后，离心取上清液，测定其中铬的含量，并记录相关数据。
28.生化污泥用量的影响。
29.实施例1：取经过洗涤干燥后的250ml锥形瓶1个，移取100ml水样，记为4号锥形瓶。在4号锥形瓶中加入活性污泥0.8g，置于预先升温至20℃的恒温器水浴中，用200~300 r/min搅拌速
度搅拌20 min后，离心取上清液，测定其中铬的含量，并记录相关数据。
30.实施例2：取经过洗涤干燥后的250ml锥形瓶1个，移取100ml水样，记为5号锥形瓶。在5号锥形瓶中加入活性污泥1.2g，置于预先升温至20℃的恒温器水浴中，用200~300 r/min搅拌速度搅拌20 min后，离心取上清液，测定其中铬的含量，并记录相关数据。
31.实施例3：取经过洗涤干燥后的250ml锥形瓶1个，移取100ml水样，记为6号锥形瓶。在6号锥形瓶中加入活性污泥1.6g，置于预先升温至20℃的恒温器水浴中，用200~300 r/min搅拌速度搅拌20 min后，离心取上清液，测定其中铬的含量，并记录相关数据。
32.结果与分析。
33.温度的影响。
34.用水浴控制温度，按实验方法测定，实验结果如表1所示：表1温度对除铬效果的影响。
35.实验结果表明：温度在10℃~40℃的范围内，活性污泥对于地表水中铬的去除率均能在50%以上，因此实验可选择在室温下进行。
36.活性污泥用量的影响。
37.按实验方法进行操作，只改变活性污泥用量，实验结果如表2所示：表2活性污泥用量对除铬效果的影响。
38.实验结果表明：随着活性污泥用量的增加，铬的去除率也逐渐增加，当活性污泥用量大于1.2g时，活性污泥对于地表水中铬的去除率均能在50%以上，且活性污泥对铬的吸附量相同，为保证较好的处理效果，本实验选择活性污泥用量为1.2g。
39.上述对实施例描述是为了帮助解释说明本发明，该领域的技术人员可以容易地对实施例进行修改，并将在此说明的原理可用于其他实施例。因此，本发明不限于说明书的实施例，对于改进和修改本发明都应该在本发明的保护范围内。