CN110104788B - 一种含汞废水处理方法及装置 - Google Patents

一种含汞废水处理方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110104788B
CN110104788B CN201910263844.8A CN201910263844A CN110104788B CN 110104788 B CN110104788 B CN 110104788B CN 201910263844 A CN201910263844 A CN 201910263844A CN 110104788 B CN110104788 B CN 110104788B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mercury
containing wastewater
reactor
elemental sulfur
sulfur
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910263844.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110104788A (zh
Inventor
江峰
汪进婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China Normal University
Original Assignee
South China Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China Normal University filed Critical South China Normal University
Priority to CN201910263844.8A priority Critical patent/CN110104788B/zh
Publication of CN110104788A publication Critical patent/CN110104788A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110104788B publication Critical patent/CN110104788B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/06—Nutrients for stimulating the growth of microorganisms

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Abstract

本发明公开了一种含汞废水处理方法，其特征在于：使用单质硫还原菌处理含汞废水。本发明利用单质硫还原菌生物还原处理含汞废水，进水汞浓度在任意范围内(0～50mg/LHg2+)，均不产生甲基汞积累。本发明中的方法成本很低，具有非常大的经济优势。本发明中的方法处理含汞废水高效稳定，汞含量在50mg/L时，稳定去除效率>99.9％，在5～20mg/L范围内时，稳定去除效率>99.0％，含汞废水生物工艺运行了约300天，能处理高达处理50mg/L的高浓度含汞废水，具备耐受高浓度Hg2+冲击的能力，生物活性恢复周期不超过7天，含汞废水可直接、持续进入产硫微生物反应器，同步进行生物产硫和除汞，无需分置生物反应器和混合沉淀反应器，并且产硫微生物反应器结构多样。

Description

一种含汞废水处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法及装置，具体涉及一种使用产硫微生物直接处理含汞废水的方法及装置。
背景技术
含汞废水是世界上危害最大的工业废水之一。排入水体中的汞及其化合物，经物理、化学及生物作用形成各种形态的汞，尤其是可以转化成毒性最大的甲基汞，危害水生生物及人类健康。含汞废水主要来自氯碱化工厂(水银法)，有色金属冶炼厂(烟气洗涤)，汞齐法回收贵金属，农药厂(杀虫剂、杀菌剂、防霉剂、选种剂等)，化学工业(催化剂)，造纸工业(杀菌剂、粘稠剂和絮凝去除剂等)。各行业排放的废水中汞浓度在0～150mg/L范围内。
常用的含汞废水处理方法有化学物理法和生物吸附法以及生物强化法等。
现有的这些方法具有成本高，处理效率不稳定和产生剧毒的二次污染物甲基汞等缺点。
发明内容
本发明的目的在于解决上述处理方法的问题提供一种新型的含汞废水单质硫生物还原处理方法及装置。
本发明所采取的技术方案是：
一种含汞废水处理方法，使用单质硫还原菌处理含汞废水。
进一步地，单质硫还原菌是由接种污泥使用单质硫作为电子受体驯化后得到的，无需分离纯化。
进一步地，将含汞废水pH调至6～8，与单质硫还原菌在反应器中反应。
进一步地，反应器需定期补充单质硫，单质硫选自升华硫、矿物硫、生物硫、胶体硫、聚硫中的至少一种。
进一步地，反应器中有机碳源浓度为40～120mg C/L，有机碳源选自污水中含有的有机碳源、生活污水，或化学碳源，化学碳源包括葡萄糖、乙酸、乳酸、甲酸中的至少一种。
进一步地，反应器的污泥浓度不小于1.09mg SS/L。
进一步地，反应器进水方式为连续进水或间歇进水，水力停留时间为12～96小时。
进一步地，反应器在15～40℃的厌氧环境中进行，无需控温。
进一步地，含汞废水中Hg2+的浓度低于50mg/L。
一种含汞废水处理装置，该装置中包含生物还原反应器，生物还原反应器中接种有单质硫还原菌，所述单质硫还原菌是由接种污泥使用单质硫作为电子受体驯化后得到的。
本发明的有益效果是：
1.不产生有害副产物：本发明利用单质硫还原菌生物还原处理含汞废水，进水汞浓度在任意范围内(0～50mg/L Hg2+)，均不产生甲基汞积累。
2.低成本：本发明中的方法是一种新型的含汞废水单质硫生物还原处理技术，该技术应用成本很低，对比传统的物理化学法，该技术具有非常大的经济优势。因为该技术中利用的是含单质硫还原菌的污泥，该污泥非单一指定菌种，可从任意接种污泥、使用单质硫作为电子受体驯化6个月得到，无需分离纯化。该工艺需要投加硫磺和碳源。可采用的单质硫包括升华硫、矿物硫、生物硫、胶体硫、聚硫等，价格低廉。而有机碳源可利用污水中含有的有机碳源，也可添加生活污水，或各种常见化学碳源，包括但不限于葡萄糖、乙酸、乳酸、甲酸，碳源浓度范围是40～120mg C/L。成本比现有的化学处理法更低。
3.高效率：本发明中的方法能高效稳定地处理含汞废水，处理能力下限为0mg/LHg2+，上限是50mg/L Hg2+，稳定去除效率>99％，在50mg/LHg2+时，稳定去除效率为>99.9％；在5～20mg/LHg2+范围内，稳定去除效率为>99.0％。
4.高稳定性：本发明中含汞废水生物工艺运行了约300天，能处理高达处理50mg/L的高浓度含汞废水，具备耐受高浓度Hg2+冲击的能力，生物活性恢复周期不超过7天。
5.微生物直接接触含汞废水：含汞废水可直接、持续进入产硫微生物反应器，同步进行生物产硫和除汞，无需分置生物反应器和混合沉淀反应器。
6.反应器结构多样性：产硫微生物反应器结构是可以是序批式反应器，或者完全混合式反应器，或者上流式硫磺填充床。
附图说明
图1为汞离子去除情况；
图2为甲基汞累积情况；
图3为单质硫生物还原反应器简图；
图4为单质硫生物还原反应器处理含汞废水情况。
具体实施方式
一、单质硫还原菌污泥的培养
单质硫还原菌的接种污泥可取自任意污泥处理厂，本发明分别取自香港沙田污水处理厂和广州沥滘污水处理厂。
将两种接种污泥分别用两个带密封塞的3L的锥形瓶均匀分装，用升华硫作为微生物的电子受体喂养。每三天用乙酸钠作为碳源分别添加到两个培养瓶中，定量更换两个培养瓶中的人工模拟生活污水。将两个密封厌氧状态的培养瓶放置在暖房的磁力搅拌上持续搅拌，暖房温度维持在27±3℃，搅拌速度设为300rpm培养6个月。定期监测硫化物产生情况。
驯化3个月后，观察到污泥沉降性能明显提高，换水时有硫化氢气体溢出时，开始每三天检测两个锥形瓶的出水硫化物，定量换水，进水硫化物由出水硫化物浓度以及换水量计算得到。单质硫还原菌驯化过程硫化物产生情况如下：
单质硫还原菌驯化过程中每次换水投加的单质硫是1g/L，在驯化期间不投加硫酸盐到进出水的中，故经过一段时间的驯化后进出水中的硫酸盐基本稳定在0mg/L，所以锥形瓶中产生的硫化物全部来自单质硫的还原，其净产硫的平均浓度高达950.18mg/L，说明单质硫还原菌培养成功。
二、S0RB去除汞离子情况
用驯化6个月的S0RB开展实验，设2组平行，污泥浓度为0.35gVSS/L，Hg2+浓度为5mg/L，每组各取10个相同的取样时间点，分别是0、3、6、9、12、18、24、30、38和48h。
汞离子去除情况如图1所示，结果表明在S0RB污泥中3小时内Hg2+被完全去除，Hg2+在3小时内从5200μg/L左右急剧下降到低于0.001μg/L(仪器检出限)，说明Hg2+分别被单质硫还原产生的硫化物完全沉淀去除了。
三、甲基汞累积
甲基汞累积情况如图2所示，在S0RB污泥中整个实验期间即48h内都没有检测到甲基汞，没有发现甲基汞的累积。
四、单质硫生物反应器的搭建和运行
单质硫生物反应器结构是可以是序批式反应器，或者完全混合式反应器，或者上流式硫磺填充床。本发明采用的是一个周期为24h序批式反应器，圆柱形反应器(图3)，包含30分钟的进水，30分钟的出水，30分钟的沉淀，22.5h的搅拌，搅拌速度设定为300rpm。每个周期反应器中一半的上清液通过泵排到出水桶中，然后通过泵从进水桶中泵入一半的进水。
反应器的进水在未进含汞废水时是配制的生活污水，进水pH通过加碳酸氢钠维持在7，每个周期手动加入1g的单质硫。每天监测有机物消耗和硫化物产生情况直到稳定。稳定后在进水中加入含汞废水，浓度逐渐提高(5～50mg/L)，周期持续约300天。监测汞离子去除和甲基汞产生情况。汞离子去除效率非常高，平均达99.4％，并且整个约300天的运行期间完全没有甲基汞产生。
下面将结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
从污水处理厂接种污泥后，用3L锥形瓶置于27℃的厌氧环境下密封搅拌驯化培养，每两天投加单质硫和含有机碳的营养液，每天检测硫化物的产生量，当硫化物的产生量稳定后，取一部分出来进行与5mg/LHg2+的含汞废水接触反应48小时的批量实验测定汞离子去除情况和甲基汞产生情况，确定了能完全去除汞离子且没有甲基汞产生后，将其培养好的单质硫还原菌接种到圆柱形序批式反应器中。反应器周期为24h，每个周期反应器中一半的上清液通过泵排到出水桶中，然后通过泵从进水桶中泵入一半的进水。反应器的进水在未进含汞废水时是配制的生活污水，进水pH通过加碳酸氢钠维持在7，每个周期手动加入1g的单质硫。每天监测有机物消耗和硫化物产生情况直到稳定。稳定后在进水中加入含汞废水，浓度逐渐提高(5～50mg/L)，周期持续约300天。监测汞离子去除和甲基汞产生情况，如图4所示。根据图4可知，汞离子去除效率非常高，平均达99.4％，并且整个约300天的运行期间完全没有甲基汞产生。

Claims (6)

1.一种含汞废水处理方法，其特征在于：使用单质硫还原菌处理含汞废水；
其中，具体步骤包括：
将含汞废水pH调至6～8，与单质硫还原菌在反应器中反应；
其中，反应器需定期补充单质硫，单质硫选自升华硫、矿物硫、生物硫、胶体硫、聚硫中的至少一种；
反应器中有机碳源浓度为40～120 mgC/L，有机碳源选自污水中含有的有机碳源、生活污水，或化学碳源，化学碳源包括葡萄糖、乙酸、乳酸、甲酸中的至少一种；
所述含汞废水中Hg2+的浓度低于50mg/L。
2.根据权利要求1所述的含汞废水处理方法，其特征在于：单质硫还原菌是由接种污泥使用单质硫作为电子受体驯化后得到的，无需分离纯化。
3.根据权利要求1所述的含汞废水处理方法 ，其特征在于：反应器的污泥浓度不小于1.09 mgSS/L。
4.根据权利要求3所述的含汞废水处理方法 ，其特征在于：反应器进水方式为连续进水或间歇进水，水力停留时间为12～96小时。
5.根据权利要求3所述的含汞废水处理方法，其特征在于：反应器在15～40℃的厌氧环境中进行，无需控温。
6.一种含汞废水处理装置，其特征在于：该装置中包含权利要求1所述含汞废水处理方法中的反应器，所述反应器中接种有单质硫还原菌，所述单质硫还原菌是由接种污泥使用单质硫作为电子受体驯化后得到的。
CN201910263844.8A 2019-04-03 2019-04-03 一种含汞废水处理方法及装置 Active CN110104788B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910263844.8A CN110104788B (zh) 2019-04-03 2019-04-03 一种含汞废水处理方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910263844.8A CN110104788B (zh) 2019-04-03 2019-04-03 一种含汞废水处理方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110104788A CN110104788A (zh) 2019-08-09
CN110104788B true CN110104788B (zh) 2022-01-11

Family

ID=67485055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910263844.8A Active CN110104788B (zh) 2019-04-03 2019-04-03 一种含汞废水处理方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110104788B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020091392A (ko) * 2001-05-30 2002-12-06 한국과학기술원 중금속 함유 폐수로부터 중금속을 회수하는 방법
CN102329054A (zh) * 2011-09-06 2012-01-25 云南兴贤环保科技有限公司 一种基于化学沉淀法的含汞废水处理方法
CN103183452A (zh) * 2013-03-27 2013-07-03 华南师范大学 一种以单质硫为介质实现污泥减量的污水处理工艺
WO2016112835A1 (en) * 2015-01-14 2016-07-21 The Hong Kong University Of Science And Technology Internal sulfur cycling sani (isc-sani) process for biological wastewater treatment
CN106007166A (zh) * 2016-03-03 2016-10-12 国家地质实验测试中心 用于去除酸性矿山废水中重金属的装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5833855A (en) * 1996-01-05 1998-11-10 Auburn University Situ bioremediation of contaminated groundwater
CN101219844B (zh) * 2008-01-23 2010-08-11 太原理工大学 一种生物处理酸性矿山废水的工艺
CN101913745B (zh) * 2010-08-16 2011-12-28 娄底市裕德科技有限公司 一种污水厂污泥中重金属的脱除工艺
US20170362108A1 (en) * 2014-12-19 2017-12-21 The Texas A&M University System Hybrid activated iron-biological water treatment system and method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020091392A (ko) * 2001-05-30 2002-12-06 한국과학기술원 중금속 함유 폐수로부터 중금속을 회수하는 방법
CN102329054A (zh) * 2011-09-06 2012-01-25 云南兴贤环保科技有限公司 一种基于化学沉淀法的含汞废水处理方法
CN103183452A (zh) * 2013-03-27 2013-07-03 华南师范大学 一种以单质硫为介质实现污泥减量的污水处理工艺
WO2016112835A1 (en) * 2015-01-14 2016-07-21 The Hong Kong University Of Science And Technology Internal sulfur cycling sani (isc-sani) process for biological wastewater treatment
CN106007166A (zh) * 2016-03-03 2016-10-12 国家地质实验测试中心 用于去除酸性矿山废水中重金属的装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Hydrogen sulfide production from elemental sulfur by Desulfovibrio desulfuricans in an anaerobic bioreactor";Escobar, C et.al.;《BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING》;20071015;第98卷(第3期);第569-577页 *
"硫酸盐还原菌及其在重金属废水治理中的应用";高原;《科技信息》;20090105(第1期);第437-438页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110104788A (zh) 2019-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Enhanced elementary sulfur recovery in integrated sulfate-reducing, sulfur-producing rector under micro-aerobic condition
CN102259976B (zh) 一种厌氧氨氧化反应器的快速启动方法
CN104843863B (zh) 厌氧氨氧化—硫自养反硝化耦合脱氮除硫的废水处理工艺
US5076927A (en) Biocatalyzed partial demineralization of acidic metal sulfate solutions
Cao et al. Precipitation of valuable metals from bioleaching solution by biogenic sulfides
Rose et al. An integrated algal sulphate reducing high rate ponding process for the treatment of acid mine drainage wastewaters
Hoa et al. Lead removal through biological sulfate reduction process
CN101475259B (zh) 去除剩余活性污泥中重金属的一种方法
CN102603064B (zh) 一种含氮磷污水同步脱氮除磷的方法
CN103449681B (zh) 一种利用微生物制剂处理污水的方法
CN108083597B (zh) 一种处理厌氧消化污泥复合微生物菌液及生物沥浸新方法
CN105621783A (zh) 利用序批式微藻反应器去除污水中氮磷的方法
CN113087333A (zh) 一种同步强化污泥厌氧产酸和磷回收的资源化工艺
CN110950428B (zh) 一种具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥的培养方法
CN114369625B (zh) 一种人为强化单质硫生物歧化产硫的方法及其实现废水中重金属生物脱除的方法
Qian et al. A comparative study on denitrifying sludge granulation with different electron donors: Sulfide, thiosulfate and organics
CN111362425B (zh) 一种微电解强化硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水的方法及微电解生物反应器
CN110104788B (zh) 一种含汞废水处理方法及装置
CN113003717A (zh) 一种基于磁铁矿强化反硝化厌氧甲烷氧化脱氮的装置及工艺
CN105621819B (zh) 一种重金属尾矿库渗滤液多元组合生态处理***和方法
CN110078209B (zh) 一种微生物还原硫酸盐形成镉硫矿的方法
CN109970299B (zh) 一种去除底泥中重金属的序批式生物自淋滤工艺
CN111573833A (zh) 一种高浓度氨氮有机废水产甲烷处理***厌氧氨氧化耦合甲烷氧化工艺控制方法
CN116924605A (zh) 一种矿山酸性废水生态处理***及其处理方法
CN112358041B (zh) 一种同步反硝化脱氮和产甲烷除cod的颗粒污泥培养方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant