專利名稱：一種利用活性污泥微生物去除污水中六價鉻的方法
技術領域：
本發明屬于環保技術領域，具體涉及一種利用活性污泥微生物于厭氧/好氧序批式反應器(SBR)中去除污水中六價鉻(Cr(VI))的方法。
背景技術：
近年來隨著電鍍、化工、制革和染料等行業的發展，含鉻化合物的廢水日益增加。水體中鉻污染主要是Cr(VI)和Cr(III)，它們在水體中的遷移轉化有一定的規律性，Cr(III)主要吸附在固體物質表面而存在于沉積物中，Cr(VI)多溶于水中，而且是穩定的，且其毒性比Cr(III)強，通過還原可轉化為Cr(III)。在含鉻工業廢水中，具有毒性的主要是水溶性的Cr(VI)，因為Cr(VI)鹽能很快通過肺進入循環系統，滲入細胞后，在細胞內還原為Cr(III)與細胞內大分子相結合，構成“終致癌物”，引起遺傳密碼的改變，進而引起細胞的突變和癌變。含鉻化合物對皮膚和粘膜有局部作用，引起皮炎、鼻中隔穿孔等，直接排放到環境中將嚴重污染環境，危害生態系統。
目前，治理含Cr(VI)廢水的主要方法是物化法，諸如離子交換樹脂法、活性炭吸附法、化學沉淀法及電化學處理法等，但這些方法在使用中存在共同的問題當重金屬濃度在1～100mg/L時，其操作費用和處理所需的原材料成本相對過高，同時其處理效果容易受到堿土金屬的影響，特別是經化學法處理后的上清液容易出現Cr(VI)濃度的超標反彈，并且大量因沉淀產生的污泥可能會造成二次污染。
微生物法處理含鉻廢水以其投資小、運行費用低、二次污染小等優點得到了廣泛注意和較快的發展。目前微生物除鉻方法可分為失活微生物吸附法和活體微生物法兩種。用失活微生物吸附去除鉻不但充分利用了廉價原料，而且具有較好的除鉻效果。但是，此方法需要對失活微生物進行預處理，才能達到較好的處理效果，這使得生物吸附劑難以按照人們的需求形成系列產品。同時，吸附了鉻的生物體如何處理等問題，都限制了該方法的使用。活體微生物法是使用處于生長狀態的微生物處理含Cr(VI)廢水的方法。與失活微生物除Cr(VI)相比，活體微生物不僅對Cr(VI)有吸附作用而且還有著酶的催化轉化作用、以及代謝產物的還原作用、絮凝作用和沉淀作用等更多的除鉻途徑。目前這方面的研究主要集中在分離和尋找高效的菌種上。已見報道的具有除Cr(VI)能力的菌株非常廣泛，分別來自于無色桿菌、土壤細菌、芽孢桿菌、脫硫弧菌、腸桿菌、微球菌、硫桿菌以及假單胞菌等多個不同種屬，其中除了大腸桿菌、芽孢桿菌、硫桿菌及假單胞菌等種屬的菌株能在好氧的條件下將Cr(VI)還原外，絕大多數菌株都只能在厭氧的條件下還原Cr(VI)。此外以酵母菌、霉菌等真菌處理含Cr(VI)廢水的研究也有報道。用純種微生物去除鉻雖然具有處理效率高的優點，但是，純種微生物培養通常要求較為苛刻的操作條件(例如，溫度、溶解氧的控制及防止雜菌污染等)，因此純種微生物法在工藝推廣上存在局限性。
活性污泥法因不需嚴格控制操作條件等優點成為國內外廣泛用于生活污水處理的一種經濟、可持續的生物方法。文獻中有少量關于Cr(VI)對活性污泥微生物代謝和生長的報道(Water Research，(1991)，25(1)65-73；Water Research，36(2002)3341-3349；Journal of Hazardous Materials，B133(2006)212-217)，也有在單獨好氧條件下研究活性污泥微生物對鉻形態分布影響的報道(Chemosphere，52(2003)1059-1067)。在發明人以往的研究過程中發現，對含鉻廢水只進行好氧處理，對于進水Cr(VI)為2mg/L時，Cr(VI)去除率小于10％，出水中Cr(VI)濃度嚴重超標，可見單獨好氧活性污泥微生物除鉻難以達到國家排放標準。近來研究表明單獨厭氧條件短期內活性污泥對Cr(VI)的去除有一定的效果，但長期運行的結果不好(Bioresource Technology，96(2005)1713-1721)。此外，盡管在連續流的厭氧/好氧(A/O)活性污泥系統中，Cr(VI)能被較好的去除(BioresourceTechnology，96(2005)1713-1721)，但該工藝比單一序批式反應器(SBR)工藝流程復雜且所需設備較多，因此使用單一SBR工藝實現Cr(VI)的有效去除是本發明區別于文獻報道的一個明顯不同之處。
發明內容
本發明的目的在于提出一種利用活性污泥微生物去除污水中Cr(VI)的方法。
本發明提出的利用活性污泥微生物去除鉻Cr(VI)的方法，首先將活性污泥置于序批式反應器(SBR)中，同時向反應器中加入含Cr(VI)的污水，在厭氧條件下攪拌，然后在好氧條件下反應，沉淀，使出水中六價鉻和總鉻的濃度均達到國家一級排放標準；具體步驟如下(1)將活性污泥置于序批式反應器中，同時向反應器中加入含Cr(VI)的污水，含Cr(VI)的污水的加入量與活性污泥的體積比為0.5L∶1L～10L∶1L；(2)將步驟(1)所得的混合水源在厭氧條件下攪拌混合均勻，反應1～6小時；(3)將步驟(2)所得的經厭氧反應的水源在好氧條件下曝氣反應，曝氣時間為1～6小時，反應器中溶解氧濃度為0.5～8mg/L；(4)步驟(3)所得的處理水經沉淀進行固液分離，沉淀1～2小時，其中上清液出水即為達到國家一級排放標準的污水。
本發明的工作原理為在單一SBR反應器中，活性污泥經厭氧/好氧交替運行，污水中的Cr(VI)首先在厭氧條件下因微生物的吸附和還原作用被還原為Cr(III)，并被污泥吸附；然后在好氧階段，污水中的剩余的少量Cr(VI)及被還原的Cr(III)被微生物進一步吸附，使出水中六價鉻和總鉻均達到國家一級排放標準，同時活性污泥微生物在好氧階段有較好的生長，以保證系統正常運行。
本發明的有益效果是(1)經處理后的出水中六價鉻和總鉻的濃度均達到國家一級排放標準，從而降低了鉻對環境及人類的危害。
(2)鉻以三價形式在污泥中富集，毒性降低，便于回收再利用，是一種循環經濟模式。
(3)生物除鉻系統能連續運行，不抑制微生物的生長，并且微生物培養方法簡捷，便于實際應用。
具體實施例方式
下面結合實施例作進一步詳細說明，應當理解下面所舉的實例只是為了解釋說明本發明，并不包括本發明的所有內容。
實施例1將活性污泥置于序批式反應器中，并向其加入含Cr(VI)濃度為3mg/L的污水，污水的加入量與活性污泥的體積比為0.5L∶1L；接著在厭氧條件下攪拌混合均勻并反應6h；然后在好氧條件下曝氣反應6h，其中好氧時的溶解氧濃度為8mg/L；最后經沉淀2h后排水，測得出水中Cr(VI)濃度為0.00539mg/L，總鉻濃度為0.0101mg/L，其出水水質中六價鉻和總鉻均達到國家一級排放標準。
實施例2改變進水Cr(VI)濃度為1.65mg/L，污水的加入量與活性污泥的體積比為10L∶1L，沉淀1h，其余條件同實施例1。測得出水中Cr(VI)濃度為0.0083mg/L，總鉻濃度為0.0112mg/L。
實施例3改變進水Cr(VI)濃度為2.55mg/L，污水的加入量與活性污泥的體積比為4L∶1L，厭氧攪拌1h，沉淀1.5h，其余條件同實施例1。測得出水中Cr(VI)濃度為0.0193mg/L，總鉻濃度為0.0211mg/L。
實施例4改變進水Cr(VI)濃度為2.55mg/L，污水的加入量與活性污泥的體積比為4L∶1L，厭氧攪拌1h，好氧反應1h，其中好氧時的溶解氧濃度為0.5mg/L，其余條件同實施例1。測得出水中Cr(VI)濃度為0.0353mg/L，總鉻為0.0395mg/L。
實施例5改變進水Cr(VI)濃度為2.55mg/L，污水的加入量與活性污泥的體積比為6L∶1L，沉淀1h，好氧時的溶解氧濃度為2mg/L，其余同實施例1。測得出水中Cr(VI)濃度為0.0123mg/L，總鉻為0.0131mg/L。
實施例6改變進水Cr(VI)濃度為2.55mg/L，污水的加入量與活性污泥的體積比為4L∶1L，好氧反應1h，其中好氧時的溶解氧為0.5mg/L，其余同實施例1。測得出水中Cr(VI)濃度為0.0174mg/L，總鉻為0.0181mg/L。
實施例7改變進水Cr(VI)濃度為2.55mg/L，污水的加入量與活性污泥的體積比為4L∶1L，好氧反應3h，其中好氧時的溶解氧為0.5mg/L，其余同實施例1。測得出水中Cr(VI)濃度為0.0149mg/L，總鉻為0.0154mg/L。
實施例8改變進水Cr(VI)濃度為2.55mg/L，污水的加入量與活性污泥的體積比為4L∶1L，厭氧攪拌3h，好氧反應3h，其中好氧時的溶解氧為4mg/L，其余同實施例1。測得出水中Cr(VI)濃度為0.0163mg/L，總鉻為0.0175mg/L。
上述對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對于本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種利用活性污泥微生物去除污水中六價鉻的方法，其特征在于首先將活性污泥置于序批式反應器SBR中，同時向反應器中加入含Cr(VI)的污水，在厭氧條件下攪拌，然后在好氧條件下反應，沉淀，使出水中六價鉻和總鉻的濃度均達到國家一級排放標準；具體步驟如下(1)將活性污泥置于序批式反應器中，同時向反應器中加入含Cr(VI)的污水，含Cr(VI)的污水的加入量與活性污泥的體積比為0.5L∶1L～10L∶1L；(2)將步驟(1)所得的混合水源在厭氧條件下攪拌混合均勻，反應1～6小時；(3)將步驟(2)所得的經厭氧反應的水源在好氧條件下曝氣反應，曝氣時間為1～6小時，反應器中溶解氧濃度為0.5～8mg/L；(4)步驟(3)所得的處理水經沉淀池進行固液分離，沉淀1～2小時，其中上清液出水即為達到國家一級排放標準的經處理后的污水。
全文摘要
本發明屬于環保技術領域，具體涉及一種利用活性污泥微生物于厭氧/好氧在序批式反應器(SBR)中去除污水中六價鉻的方法。首先將活性污泥置于SBR中，同時向反應器中加入含Cr(VI)的污水，在厭氧條件下攪拌1～6小時，然后在好氧條件下曝氣反應1～6小時，最后沉淀1～2小時，其中上清液出水即為達到國家一級排放標準的污水。經處理后的出水中六價鉻和總鉻的濃度均達到國家一級排放標準，從而降低了鉻對環境及人類的危害。鉻以三價形式在污泥中富集，毒性降低，便于回收再利用，是一種循環經濟模式。生物除鉻系統能連續運行，不抑制微生物的生長，并且微生物培養方法簡捷，便于實際應用。
文檔編號C02F101/22GK101058453SQ20071003941
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月12日 優先權日2007年4月12日
發明者陳銀廣, 張文標 申請人:同濟大學