一種同步回收垃圾滲濾液和酸性礦山排水中重金屬的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于重金屬回收和廢水的資源化利用領域。 二、
【背景技術】
[0002] 經濟快速的發展加大了對資源的利用,而我國屬于金屬資源相對短缺的國家。另 一方面,各地金屬礦山資源的過度開發,嚴重破壞了周圍的環境,并產生了大量的酸性礦山 廢排水。酸性礦山排水是指硫化礦系(如煤礦、多金屬硫化礦)在開采、運輸、選礦及廢石 排放和尾礦儲存等生產過程中經氧化、分解,并與水化合形成硫酸而產生的酸性水;主要表 現為pH值低,化學需氧量(Chemicaloxygendemand,COD)濃度不高,硫酸鹽濃度高,而且 水中含有大量銅、鐵、鋅、鋁、錳、鎳、鉛、鉻、砷等重金屬。因此對酸性礦山排水中的重金屬進 行回收不僅可以解決環境問題,也能夠實現廢水的資源化轉化。理論上利用硫酸鹽還原菌 (Sulfatereducingbacteria,SRB)異化3042_的生物還原反應,將SO42_還原為S2_,與重金 屬離子形成金屬硫化物沉淀,可以實現酸性礦山排水中重金屬的去除。該法具有成本低、實 用性強、無二次污染等優點,受到國內外環境工作者的廣泛關注。但此法需要外加碳源,很 多SRB菌的碳源(如乙酸、糖蜜、乙醇、乳酸等)成本較高,因此尋找技術可行、經濟合理的 微生物碳源的是一個關鍵問題。
[0003] 垃圾滲濾液中含有高濃度的有機物,可以為SRB菌提供碳源。另一方面,垃圾滲濾 液中含有多種高濃度的金屬離子,如鐵濃度高達2820mg/L,鋅濃度可達370mg/L,鉻濃度可 達17mg/L,鉛濃度可達2mg/L。目前,垃圾滲濾液中的重金屬處理方法有化學沉淀法、吸附 法和反滲透技術。化學沉淀法是通過調節pH值、加入沉淀劑或還原劑使之生成低毒性的物 質。但化學處理成本較高且易引起二次污染。吸附法主要是利用吸附能力強的吸附劑來吸 附固定重金屬,但該法使用的吸附劑用量大,且運行操作強度也較大。反滲透技術可以有效 地去除滲濾液中的重金屬離子,但其建設費用與運行維護費用都很高。也有學者考慮通入 硫化氫生成硫化物沉淀的方法去除重金屬,但硫化氫為劇毒氣體,生產成本高,且生產、儲 運和使用中存在嚴重的環保問題。
[0004] 因此,如果將垃圾滲濾液和酸性排水混合,則混合后的廢水中含有充足的有機物 和硫酸鹽,將利于硫酸鹽還原菌等厭氧微生物的生長代謝,從而可以持續不斷的產生大量 生物成因的S2_以固定混合廢水中含的重金屬離子。此外,生成的S由于轉化為金屬硫化 物而使得溶液中的硫離子濃度很低,也解除了硫離子及硫化氫對微生物細胞的毒性,為SRB 菌等厭氧微生物的生長提供了適宜的環境。將生成的金屬硫化物沉淀進一步通過有氧或者 無氧煅燒則可以進一步得到相應的目標金屬產物。目前為止,還未見同步去除酸性礦山排 水和垃圾滲濾液中重金屬離子并實現回收的公開報道。 三、
【發明內容】
[0005] 本發明提供了 一種方法簡單、成本低廉的同步回收垃圾滲濾液和酸性礦山排水中 重金屬的方法。
[0006] 本發明解決技術問題采用如下技術方案:
[0007] 本發明同步回收垃圾滲濾液和酸性礦山排水中重金屬的方法,其特點在于按如下 步驟進行:
[0008] a、將垃圾滲濾液和酸性礦山排水混合,并用NaOH溶液調節,得到pH為6. 8~7. 8 的混合液,在所述混合液中化學需氧量與混合液中所含SO廣的質量比為0. 5~4:1 ;
[0009] b、將所述混合液作為進水加入在30~35°C條件下運行的厭氧反應器中,啟動運 行時控制水力停留時間為30天,持續運行至厭氧反應器穩定運行并在穩定運行階段控制 水力停留時間在10-20天,在這一階段厭氧反應器中硫酸鹽還原菌大量繁殖,獲得含有大 量硫酸鹽還原菌的厭氧污泥;混合液中含有的高濃度有機物和硫酸鹽為硫酸鹽還原菌提供 了適宜的營養條件,反應器連續不斷的運行使硫酸鹽還原菌不斷增殖并占優勢,形成含有 大量硫酸鹽還原菌的厭氧污泥。厭氧反應器穩定運行是指COD去除率不低于90%,硫酸鹽 去除率不低于80%。
[0010] C、將步驟a所述混合液加入步驟b所形成的穩定運行的厭氧反應器中,混合液中 的硫酸鹽在硫酸鹽還原菌的作用下生成Si S21P混合液中的重金屬離子生成重金屬硫化 物沉淀,定期排出厭氧反應器中的含有重金屬硫化物沉淀的厭氧污泥,同時補充相同體積 的步驟a所配置的混合液;厭氧污泥的排出周期為10~20天(隨水力停留時間的改變而 改變),且每次厭氧污泥的排出量為厭氧反應器中厭氧污泥總量的8%~12%。厭氧污泥在 厭氧反應器中是均勻分散在水體中的,因此可以通過直接排出水體的方式排出厭氧污泥; [0011] d、取出步驟c所排出厭氧污泥中的重金屬硫化物沉淀,進行高溫有氧煅燒或者高 溫無氧煅燒,回收得到重金屬,即完成垃圾滲濾液和酸性礦山排水中重金屬的回收。所述高 溫有氧煅燒是通入氧氣在250~700°C煅燒2小時;所述高溫無氧煅燒指的是通入氮氣在 250~700°C煅燒2小時。
[0012] 與已有技術相比,本發明的有益效果體現在:
[0013] 1、本發明的方法將垃圾滲濾液和酸性礦山排水混合,以垃圾滲濾液中有機物作為 碳源,以酸性礦山排水作為硫酸鹽還原的重要基質,利用生物技術去除并回收廢水中的重 金屬,經濟又環保。
[0014] 2、本發明的方法將垃圾滲濾液和酸性礦山排水混合,在垃圾滲濾液和酸性礦山排 水按m(C0D)/m(S0 42_) ~ 0. 5~4:1的混合比下進行厭氧培養,混合液中充分的硫酸鹽和有 機碳基質使硫酸鹽還原菌和其他厭氧微生物都能迅速增殖,在這些厭氧微生物的協同或 者共同作用下,重金屬、硫酸鹽和有機物均能同時達到良好的去除效果;
[0015] 3、本發明的方法對生成的重金屬沉淀物進行高溫有氧和無氧煅燒,其有益的作用 和效果具體包括:如同步回收垃圾滲濾液和硫鐵礦酸性礦山排水中的重金屬,會得到大量 FeS沉淀,FeS沉淀物中的金屬Fe,在通入氧氣250~700°C煅燒2小時的條件下全部轉化 為赤鐵礦,并以赤鐵礦的形式回收。FeS沉淀物中的金屬Fe,在通入氮氣250~700°C煅燒 2小時的條件下,全部轉化為磁黃鐵礦,并以磁黃鐵礦的形式回收。與FeS相比,赤鐵礦