一種生物發酵-重金屬沉淀凈化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生物發酵-重金屬沉淀凈化方法，屬于環境保護中的廢水處理領域。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，大量未經處理的重金屬廢水直接排入天然水體，造成了巨大的危害。目前國內外關于含重金屬重金屬廢水的處理方法可分為三大類:物理處理法、化學處理法、生物處理法。
[0003]1、常用的物理處理理法包括吸附法、離子交換法、膜分離法等。
[0004](I)吸附法是應用多種多孔吸附材料去除廢水中重金屬離子的一種方法。活性炭是傳統的吸附材料，有較強的吸附能力，去除率高，但再生效率低。某些天然材料，如天然沸石，價格低、來源廣，它是最早用于重金屬污染治理的礦物材料。
[0005](2)離子交換法是利用水中離子與離子交換劑上的離子進行交換達到去除水中有害離子的目的。目前國內外在用此法處理含重金屬廢水上常用離子交換樹脂來處理。
[0006](3)膜分離是利用一種半透膜，在外界作用下，不改變溶液的化學形態而達到分離的目的。它是一個高效的分離過程，分離過程能耗低，工作溫度為室溫，便于維護，設備的可靠性高，處理量和設備規模在很大的范圍內變化，占地面積小，不會產生二次污染，但是膜價格昂貴，易受污染。
[0007]2、常用的化學處理法包括化學沉淀法和電解法。
[0008]在含重金屬廢水處理中化學處理法有化學沉淀法和電解法。
[0009](I)化學沉淀法是向廢水中投加某些化學物質使其和廢水中的污染物發生直接的化學反應，生成難溶于水的沉淀物而使污染物分離除去的方法。但是用該法處理只是轉移了廢水中的污染物質，并有可能造成二次污染。
[0010](2)電解法將電能轉化為化學能使電解槽內電極附近產生氧化還原反應，從而使廢水得以凈化的過程。即廢水進行電解反應，廢水中的有毒物質在陽極和陰極分別進行氧化還原反應結果產生新物質。電解法與化學沉淀法相比，周期短，操作費用低，能耗少，利于回收重金屬搶救無效優點，但是陽極材料鐵的消耗大，占地面積大。
[0011]3、生物處理法是利用生物的新陳代謝作用來處理廢水。生物處理法能夠在處理重金屬的同時又能去除水中的無機物。微生物固定后，其穩定性增加，對毒物的承受能力和降解能力都有所增加。可用于各種有機廢水中重金屬離子的去除。微生物處理法具有微生物密度高、產物分離容易等優點。但由于細胞固定技術目前尚處于實驗研究階段，大規模利用微生物處理重金屬廢水的情況還很少，要實現工業化還需要進一步研究。
[0012]目前，現有的含重金屬重金屬廢水處理方法存在成本高、技術復雜、占地面積大、能耗高及重復利用率低等不足。因此，有必要擺脫現有的處理技術思路，開辟出處理重金屬廢水中有機磷酸鹽的新途徑，進而開發一種全新形式的重金屬廢水有機磷酸鹽處理技術。
【發明內容】
[0013]為解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種生物發酵-重金屬沉淀凈化方法，經過pH值調節處理后pH值為5.5-6.5的重金屬廢水通過生物發酵-重金屬沉淀凈化池左側底部的進水閥門進入凈化系統內部，生物發酵-沉淀反應凈化池的池體采用硬質玻璃鋼材質，池體有效容積為150m3，其池體分為上、下兩個單元，下部單元為除重金屬凈化單元，其左側下部裝有進水閥門和電動伸縮推泥器，右側上部裝有出水閥門，右側下部裝有污泥排口，中部預留有空間容納下降至此的微孔生物濾網；上部單元為生物發酵倉，有效容積為125m3，其頂部分別固定有6具短距伸縮桿和6具長距伸縮桿，每具短距伸縮桿末端均安裝有I支粉末噴頭，每具長距伸縮桿末端均安裝有I套微孔生物濾網，生物發酵倉兩側各安裝有一套自動溫控裝置，其底部于微孔生物濾網相對位置上共安裝有6個電動倉門，3套已完成生物發酵過程并已附著有足量L-抗壞血酸的微孔生物濾網在長距伸縮桿的驅動下，經生物發酵倉底部的電動倉門下降至水面以下，與重金屬廢水發生充分接觸，微孔生物濾網上附著的L-抗壞血酸能夠與廢水中的重金屬離子發生化學反應，結合生成難溶于水且無毒的鹽類，逐步沉淀于池體底部形成含重金屬的污泥，此污泥經電動伸縮推泥器推動，由池體右側底部的污泥排口排出本系統并進行無害化處理，同時經過除重金屬處理凈化后的廢水，由池體右側上部的出水閥門排出本系統，進入下一處理工序；當微孔生物濾網上附著的L-抗壞血酸逐步反應消耗完時，微孔生物濾網可在長距伸縮桿的驅動下提升出水面，經電動倉門回收至生物發酵倉，而另外3套已完成生物發酵過程并已附著有足量L-抗壞血酸的微孔生物濾網在長距伸縮桿的驅動下，經生物發酵倉底部的電動倉門下降至水面以下，繼續與重金屬廢水發生反應，發揮除重金屬凈化作用，同時上一步驟中已回收至生物發酵倉中的3套微孔生物濾網，通過由短距伸縮桿驅動的3支粉末噴頭的上下運動，向其上均勻噴灑菜黃單胞菌菌株和D-葡萄糖的混合粉末，并在生物發酵倉中停留90min以完成生物發酵過程，此段時間中，生物發酵倉兩側的自動溫控裝置將倉內溫度調整至25?35°C，在D-葡萄糖的參與下，菜黃單胞菌內部發生內酯化反應，最終發酵產出L-抗壞血酸并附著于微孔生物濾網上，使微孔生物濾網的除重金屬凈化功能得以再生，微孔生物濾網再經長距伸縮桿的驅動下降至水面以下，替換之前的微孔生物濾網，繼續與重金屬廢水發生反應，發揮除重金屬凈化作用，此生物發酵-沉淀反應凈化過程循環往復進行。
[0014]進一步，生物發酵-重金屬沉淀凈化池的微孔生物濾網的孔徑為25μπι，自動溫控裝置的工作電壓為230V，溫度控制范圍為20?40 °C，控溫精度為1.0 °C。
[0015]本發明的優點在于:
(I)本發明擺脫了現有的含重金屬廢水凈化處理原理，創造性的利用了菜黃單胞菌能夠通過生物發酵過程產生L-抗壞血酸即維生素C的特性，同時還利用了 L-抗壞血酸能夠與重金屬離子結合，并生成難溶于水且無毒的鹽類的反應，該反應極易在PH為5.5?6.5的弱酸性環境下進行，且對廢水中重金屬離子的選擇性很強，是非常有針對性的處理方法。
[0016](2)通過L-抗壞血酸與重金屬離子反應而生成的鹽類是一種無毒的物質，且本系統所使用的菜黃單胞菌和D-葡萄糖、以及生物發酵過程所產出的L-抗壞血酸均對人體和環境無害。因此，本方法是一種無公害的凈化處理方法。
[0017](3)本系統創造性的利用了一種能夠附著L-抗壞血酸的微孔生物濾網，作為其表面接觸反應介質，使廢水中的重金屬離子能夠充分與其發生接觸，提高了反應效率，提升了整個系統的處理能力，通過本系統處理后的重金屬廢水，其重金屬離子去除效率可達99.2%ο
[0018](4)本系統原理簡單易行，設計施工成本較低，并且處理效果較好，運行維護成本很低，有利于大范圍推廣應用。
【附圖說明】
[0019]圖1是生物發酵-重金屬沉淀凈化池的示意圖。
[0020]51-進水閥門、52-生物發酵倉、53-短距伸縮桿、54-長