一種利用高錳酸鉀改性好氧顆粒污泥處理染料廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用高錳酸鉀改性好氧顆粒污泥，制備染料廢水吸附劑的方法，屬于染料廢水處理及廢物回收利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計，我國每年排放的污水中工業(yè)污水占51%，而紡織印染行業(yè)污水排放量占總工業(yè)廢水排放量的35%，印染廢水已成為我國當(dāng)前最主要的水體污染源之一。同時印染廢水具有成分復(fù)雜、色度大、有機毒物含量高、水質(zhì)水量變動大、可生化性能差等特點，一直是污水處理領(lǐng)域的頑疾。傳統(tǒng)的印染廢水的處理方法有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物化學(xué)法等，而物理法中最常用的是活性炭吸附法。但活性炭微孔多、大中孔不足、親水性強，限制了大分子及疏水性染料的內(nèi)擴散，對這類物質(zhì)的脫色效果較差，且再生困難，成本高，一般應(yīng)用于濃度較低的染料廢水處理或深度處理。
[0003]與傳統(tǒng)的活性污泥相比，好氧顆粒污泥具有沉降速度快，污泥濃度高，生物活性強以及微生物種類多等優(yōu)勢，具有較大的發(fā)展?jié)摿?，近年來得到越來越多的關(guān)注，也成為目前應(yīng)用最為廣泛的污水處理技術(shù)之一。好氧顆粒污泥是微生物依靠自身的絮凝作用結(jié)合而成的特殊的生物聚合體，表面具有很多功能鍵，用掃描電鏡觀察顆粒污泥表面，經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)許多空隙和洞穴，這些空隙和洞穴被認(rèn)為是基質(zhì)傳遞的通道，氣體也可經(jīng)此輸送出去。所以有研宄者將好氧顆粒污泥干燥制成吸附劑，吸附如Pb2+、Cu2+、Cr2+等離子，吸附效果較好，且具有較高的解析能力。好氧、厭氧顆粒污泥以及污水處理廠廢棄污泥經(jīng)過黃原酸化后對Cu2+有較高的吸附性能，最大吸附量為142.9mg/g ;鈣化好氧顆粒污泥對Pb 2+、Cu2+、Cr2+的吸附量分別為173.3mg/g、58.39mg/g、168.9mg/g ;黑色好氧顆粒污泥對孔雀綠模擬染料廢水最大吸附量為52.63mg/g.VSS,吸附性能良好。干燥好氧顆粒污泥對重金屬離子的吸附作用已得到驗證，而其對染料廢水的吸附研宄較少且處于初步試驗階段。同時高錳酸鉀等氧化法對大多數(shù)染料的脫色效果顯著，而干燥好氧顆粒污泥對染料廢水也有很強的吸附性能，若能把兩者的優(yōu)勢集中起來，利用高錳酸鉀改性好氧顆粒污泥制成高效吸附劑，不僅原料易得、價格低廉、操作簡單，而且是染料廢水處理方法的新探索，具有很高的研宄價值。
[0004]本發(fā)明以實際孔雀綠染料廢水為例，常溫條件下，取5?150mg/L范圍內(nèi)的實際染料廢水250mL，pH為7.3，加入改性后的好氧顆粒污泥0.6g/L，攪拌吸附60min，染料去除率均在95 %以上。與常規(guī)處理方法相比，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對當(dāng)前染料廢水處理困難，現(xiàn)有吸附劑成本高、吸附及解析困難、操作繁瑣等現(xiàn)象提出的一種低成本、高效率、易操作的染料廢水吸附劑制作方法，即通過高錳酸鉀改性好氧顆粒污泥制成成本低廉的染料廢水吸附劑。以此吸附劑來凈化印染廢水，達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效處理印染廢水的目的。本發(fā)明所采用的顆粒污泥為普通好氧顆粒污泥。
[0006]利用高錳酸鉀改性好氧顆粒污泥制成染料廢水吸附劑的方法，包括以下具體步驟:
[0007]a、取一定質(zhì)量的好氧顆粒污泥，(揮發(fā)性懸浮固體濃度VSS與總懸浮固體濃度SS比值在0.75?0.79)用去離子水清洗4?5次，在轉(zhuǎn)速為4500?5000r/min的條件下離心I?3min，然后在100?120°C下的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥20h，顆粒污泥含水率為1%?10% ；
[0008]b、將a中所述的好氧顆粒污泥冷卻，用分子篩篩選出粒徑在0.5?1.5mm的好氧顆粒污泥；
[0009]c、向每克b中所述的好氧顆粒污泥加入1mL濃度為0.lmol/L的高錳酸鉀溶液，并置于100°C的搖床沸水浴中振蕩沸騰30min ;
[0010]d、冷卻c所述的好氧顆粒污泥，并在4500?5000r/min的條件下離心I?3min，收集該好氧顆粒污泥，用去離子水反復(fù)清洗至中性，然后置于100?120°C的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥20h，顆粒污泥含水率為1%?10% ；
[0011]用制得的好氧顆粒污泥處理模擬染料廢水，測定處理前后染料廢水的去除率及脫色率。吸附量及去除率見公式(I) (2)
[0012]Qt= (C 0-Ct) *V/m ⑴
[0013]Wt= (Ctl-Ct)/C。⑵
[0014]公式中Qt為t時刻好氧顆粒污泥的吸附容量mg/g ；C jP C t分別為染料的初始濃度和t時刻的濃度mg/L ；V為溶液的體積mL ；m為吸附劑的質(zhì)量mg。
[0015]本發(fā)明使用的好氧顆粒污泥，不僅原料易得，而且屬于資源的重復(fù)利用，有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。再利用高錳酸鉀加以改性用來處理染料廢水，更加經(jīng)濟(jì)高效，且操作簡單，便于控制，是新型吸附劑的有效探索。
【附圖說明】
[0016]圖1為SBR培養(yǎng)的好氧顆粒污泥鏡檢照片
[0017]圖2為不同pH對去除率的影響
[0018]圖3為不同顆粒污泥投加量對去除率的影響
【具體實施方式】
[0019]實施案例I
[0020]取一定質(zhì)量的好氧顆粒污泥，用去離子水清洗4?5次，在轉(zhuǎn)速為4500?5000r/min的條件下離心I?3min，然后在100?120°C下的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥20h，顆粒污泥含水率為1%?10%;將上述的好氧顆粒污泥冷卻，用分子篩篩選出粒徑在0.5?1.5mm的好氧顆粒污泥；向上述的好氧顆粒污泥加入1mL濃度為0.lmol/L的高錳酸鉀溶液，并置于100°C的搖床沸水浴中振蕩沸騰30min ;冷卻所得好氧顆粒污泥，并在4500?5000r/min的條件下離心I?3min，收集該好氧顆粒污泥，用去離子水反復(fù)清洗至中性，然后置于100?120°C的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥20h，顆粒污泥含水率為1%?10%。
[0021]用上述好氧顆粒污泥處理初始濃度為150mg/L的孔雀綠模擬染料廢水。具體步驟為(I)取5個500mL的錐形瓶，分別加入250mL的孔雀綠模擬染料廢水；(2)分別向步驟(I)中的錐形瓶中加入改性后的好氧顆粒污泥量為0.6g/L; (3)調(diào)節(jié)各錐形瓶中的pH為1、3、5、7、9 ;(4)在25±1°C的恒溫水域中振蕩反應(yīng)，直至取樣前后的染料去除率相差0.5±0.0l時，反應(yīng)停止。測定水樣的吸光度。結(jié)果表明在初始PH值為7的情況下去除效果最好，去除率最尚為98.46 %，最大吸附量為73.84mg/g，而pH為I的情況下，好氧顆粒污泥表面的性狀已經(jīng)發(fā)生變化，去除率僅為0.53%。
[0022]實施案例2
[0023]與實施案例I的不同之處在于用處理后的好氧顆粒污泥處理濃度為50mg/L的實際孔雀綠染料廢水。具體步驟為(I)取1300mL的染料廢水，調(diào)節(jié)pH為7.3 ； (2)向5個500mL的錐形瓶中各加入250mL的上述廢水；(3)分別向步驟⑵中的錐形瓶中加入50、100、150、200、250mg的好氧顆粒污泥；(4)在25土 1°C的恒溫水域中振蕩反應(yīng)，直至取樣前后的染料去除率相差0.5±0.01時，反應(yīng)停止。測定水樣的吸光度。結(jié)果表明在顆粒污泥初始投加量為150mg(0.6g/L)時，處理效果最好，去除率達(dá)到98.95%，最大吸附量為82.47mg/g，且觀察發(fā)現(xiàn)，顆粒污泥投加量越大，達(dá)到吸附平衡的時間越短。
【主權(quán)項】
1.一種利用高錳酸鉀改性好氧顆粒污泥處理染料廢水的方法，包括以下步驟: (1)取好氧顆粒污泥，用去離子水清洗4?5次，離心，然后在100?120°C下的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥20h ; (2)將步驟(I)中的好氧顆粒污泥冷卻，用分子篩篩選出粒徑在0.5?1.5mm的好氧顆粒污泥； (3)向每克步驟(2)中的好氧顆粒污泥加入1mL濃度為0.lmol/L的高錳酸鉀溶液，并置于搖床沸水浴中振蕩沸騰30min ; (4)冷卻并離心收集步驟(3)中的好氧顆粒污泥，用去離子水反復(fù)清洗至中性，然后置于100?120°C的鼓風(fēng)干燥箱中干燥20h ； (5)對步驟(4)的好氧顆粒污泥密封保存，備用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用高錳酸鉀改性好氧顆粒污泥處理染料廢水的方法，其特征在于步驟(I)和步驟(4)中離心條件為4500?5000r/min，離心時間為I?3min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用高錳酸鉀改性好氧顆粒污泥處理染料廢水的方法，其特征在于步驟(I)和步驟(4)中的干燥后好氧顆粒污泥含水率為1%?10%。
4.使用權(quán)利要求1所制備的好氧顆粒污泥處理染料廢水的方法，其特征在于包括以下步驟:常溫下取濃度在5?150mg/L范圍內(nèi)的染料廢水；在pH范圍7?8，好氧顆粒污泥投加量為0.6g/L條件下振蕩反應(yīng)60min。
【專利摘要】一種利用高錳酸鉀改性好氧顆粒污泥處理染料廢水的方法，屬于染料廢水處理和廢物再利用領(lǐng)域。本發(fā)明以廢棄的好氧顆粒污泥為原料制備吸附劑，處理染料廢水，具有原料易得、便于操作、經(jīng)濟(jì)高效的優(yōu)點，同時是廢棄污泥循環(huán)利用的新探索。用改性后的好氧顆粒污泥處理染料廢水，在適當(dāng)?shù)臈l件下，去除率均能達(dá)到很高水平。以孔雀綠模擬染料廢水作為案例，在25±1℃，pH為7-8，好氧顆粒污泥投加量為0.6g/L的條件下，去除率最高達(dá)到98.95％。當(dāng)在常溫下處理濃度在5～150mg/L的實際孔雀綠染料廢水，pH為7-8，顆粒污泥投加量為0.6g/L的條件下，染料去除率均在95％以上。
【IPC分類】B01J20-00, C02F103-30, C02F1-28
【公開號】CN104528864
【申請?zhí)枴緾N201410771603
【發(fā)明人】彭永臻, 王杰, 楊雄, 王淑瑩
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月14日