利用自养型-异养型细菌协同处理含三价砷废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用自养型‑异养型细菌协同处理含三价砷废水的方法，包括：向含三价砷的待处理废水中加入亚铁盐，同时加入均处于生长对数期的嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌，混合反应，静置后分离沉淀，即得。本发明专利技术采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌的混合菌协同成矿除砷，向待处理废水中加入亚铁盐，调节pH值和反应温度，利用混合菌协同将废水中的Fe

Synergistic treatment of wastewater containing arsenic trivalent by autotrophic-heterotrophic bacteria

The invention discloses a method for synergistic treatment of wastewater containing trivalent arsenic by autotrophic heterotrophic bacteria, which includes adding ferrous salts to wastewater containing trivalent arsenic, adding Thiobacillus ferrooxidans and acidophilic heterotrophic bacteria at logarithmic growth stage, mixing reaction, separation and precipitation after static storage. The invention adopts the mixed bacteria of Thiobacillus ferrooxidans and heterotrophic acidophiles to synergize mineralization and arsenic removal, adds ferrous salts to the wastewater to be treated, adjusts the pH value and reaction temperature, and synergistically uses the mixed bacteria to synergize Fe in the wastewater.

【技术实现步骤摘要】
利用自养型-异养型细菌协同处理含三价砷废水的方法
本专利技术属于废水处理
，涉及一种含三价砷废水的处理方法，具体涉及一种利用自养型-异养型细菌协同处理含三价砷废水的方法。
技术介绍
随着我国有色金属冶炼行业的不断发展，砷对环境的污染日趋严重，尤其需要引起人们重视的是，三价砷的毒性是五价砷的60倍左右。如今，含砷污染物，尤其是含三价砷污染物的处理已成为我国有色金属冶炼业必须面对的最棘手的问题。大量的现有研究表明，酸矿废水在外排过程中存在明显的As自然钝化现象，其中形成的含铁矿物对As的自然清除现象起了重要作用，这些次生矿物是AMD环境中的As和其他有毒元素的沉淀库。其中，图水羟砷铁矾是目前发现的存在于酸矿废水中唯一的亚砷酸盐含铁矿物，具有控制砷地球化学迁移的潜在意义。在自然界中，砷的地球化学迁移通常与铁细菌密切相关，水-岩体系的铁细菌控制了铁在溶液中的水解和稳定化作用，嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferroxidans)是被认为在酸性环境中浸矿的主导菌种，在环境工程领域的也应用广泛，而嗜酸异养菌(Acidiphiliumacidophilum)则是从所谓的嗜酸氧化亚铁硫杆菌“纯培养”中分离得到，随着微生物分子生态研究的深入，在AMD环境中他们之间的协同作用得到关注与研究，但将其协同作用用于含三价砷废水处理过程的研究未见报道。申请号为201611183947.6的中国专利技术专利申请公开了一种利用微生物处理含三价砷废水的方法，其通过在废水中加入亚铁盐，接种铁氧化细菌，调节pH值为1.2-3.0，在30℃左右下反应3-5d，将三价砷以图水羟砷铁矾的形式沉淀下来，然而，该方法所需亚铁盐原料多，反应时间较长，一方面增加了处理成本，另一方面反应体系所需时间长，且处理的范围有限。综上所述，开发一种在较温和条件下，同时兼具高效率、低成本和扩大需求范围来稳定处理含三价砷废水的方法是本领域亟待解决的技术难题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种利用自养型-异养型细菌协同处理含三价砷废水的方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用自养型-异养型细菌协同处理含三价砷废水的方法，包括：向含三价砷的待处理废水中加入亚铁盐，同时加入均处于生长对数期的嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌，混合反应，静置后分离沉淀，即得。嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌在铁氧化与还原、碳源利用及相互解除生长和代谢抑制作用等方面存在明显的协同关系，嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferroxidans)能氧化Fe2+,而嗜酸异养菌(Acidiphiliumacidophilum)在厌氧条件下对Fe3+有还原能力；嗜酸氧化亚铁硫杆菌是自养菌,而嗜酸异养菌则可利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌自养代谢产物作为碳源和能源进行异养生长并解除其对嗜酸氧化亚铁硫杆菌生长的抑制作用。在上述技术方案中，所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌的加入活菌量与所述嗜酸异养菌的加入活菌量比为0.015-1.6：1，优选为0.03-0.15：1。进一步地，在上述技术方案中，所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌和所述嗜酸异养菌的加入量总体积为所述待处理废水体积的0.08-0.15倍，优选为0.09-0.12倍。再进一步地，在上述技术方案中，所述亚铁盐的加入量以控制铁和三价砷的摩尔比为1-6：1为准，优选为2-5：1。优选地，在上述技术方案中，所述亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁和硝酸亚铁中的一种或多种，优选为FeSO4·7H2O。由于图水羟砷铁矾矿物本身含硫酸根，因此除非待处理废水中含大量硫酸根，否则采用氯化亚铁、硝酸亚铁可能会因为硫酸根量过少而无法生成该矿物，从而无法实现对砷的有效去除，而硫酸亚铁既能为砷的沉淀提供足够的铁离子，也能满足硫酸根离子的需求量，因此采用FeSO4·7H2O作为优选。又进一步地，在上述技术方案中，所述利用自养型-异养型细菌协同处理含三价砷废水的方法还包括，调节pH值和反应温度，所述pH值和反应温度分别控制为1.2-3.0和25-30℃，优选为2.0-2.5和26-28℃。嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌在不同pH条件下均有较好的适应性，当pH为2.0-2.5时，除砷率较高，生成的图水羟砷铁矾衍射峰峰型较高，产物稳定；此外，工业上酸性含砷废水pH通常较低，因此当采用本专利技术申请的方法处理酸性含砷废水时，可以一定程度上减少pH调节剂的添加量，从而减少处理成本；同时，在上述反应过程中，温度过高或过低，嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌都无法正常生长。还进一步地，在上述技术方案中，所述反应时间为1-3d，优选为2-3d。采用直接将嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌加入含三价砷废水，在反应体系中，当处理时间小于1d时，其协同作用正处于氧化亚铁离子的阶段，此时除砷率较低且反应产物不稳定；当处理时间增加时，亚铁离子的氧化基本完成，此时产生晶型较好的图水羟砷铁矾矿物，除砷率也基本达到稳定；而再延长处理时间，沉淀晶型和除砷率也基本维持不变。综合考虑处理成本、处理时间和处理效率，优选反应时间为2-3d。在上述技术方案中，以砷计，所述待处理废水中三价砷的含量为100-500ppm，优选为300-500ppm。低浓度含三价砷废水形成图水羟砷铁矾晶型较之更差，还需要进一步调控，如细菌接种量、加入亚铁量等；但相对于嗜酸氧化亚铁单菌成矿而言，嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌混合菌降低了图水羟砷铁矾的成矿砷下限，即所需初始砷浓度更低。在上述技术方案中，所述混合反应的摇床转速为150-185rpm，优选为165-175rpm。在上述技术方案中，所述利用自养型-异养型细菌协同处理含三价砷废水的方法还包括，分离沉淀后，采用真空烘箱干燥所得沉淀，且干燥温度为50-70℃，优选为60℃，使沉淀不受外界空气干扰如氧化等从而使沉淀更纯，后期检测更方便。本专利技术另一方面提供了上述利用自养型-异养型细菌协同处理含三价砷废水的方法在含三价砷废水处理中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌的混合菌协同成矿除砷，向待处理废水中加入亚铁盐，调节pH为1.2-3.0，在25-30℃的常温下，利用混合菌协同将废水中的Fe2+氧化为Fe3+，直接与As3+反应，形成图水羟砷铁矾沉淀，反应过程原料节约，相对于单菌而言，所需亚铁量较少，有效的降低了处理成本；(2)本专利技术所采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌的混合菌协同成矿除砷反应过程温和，在常温下即可发生反应，将As3+以图水羟砷铁矾的形式沉淀下来，操作简单；(3)本专利技术所采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌的混合菌协同成矿除砷，氧化亚铁速率较快，相对其他生物法成矿除砷本反应体系所需时间更短；(4)本专利技术所采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌的混合菌协同成矿除砷可以应用的范围较广，成矿下限低至100ppm，且除砷效率高，反应1-3d后砷的去除率可达98％左右，且本专利技术所用原料低廉易得，除砷过程可控，沉淀含砷量高，稳定性好，易于分离，无二次污染。附图说明图1为本专利技术实施例2中不同体积比例的混合菌对含As3+浓度为500ppm的废水处理所得沉淀的XRD图；图2为本专利技术实施例3的嗜酸氧化亚铁硫杆菌单菌对As3+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用自养型‑异养型细菌协同处理含三价砷废水的方法，其特征在于，包括：向含三价砷的待处理废水中加入亚铁盐，同时加入均处于生长对数期的嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌，混合反应，静置后分离沉淀，即得。

【技术特征摘要】
1.一种利用自养型-异养型细菌协同处理含三价砷废水的方法，其特征在于，包括：向含三价砷的待处理废水中加入亚铁盐，同时加入均处于生长对数期的嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸异养菌，混合反应，静置后分离沉淀，即得。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌的加入活菌量与所述嗜酸异养菌的加入活菌量比为0.015-1.6：1，优选为0.03-0.15：1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌和所述嗜酸异养菌的加入量总体积为所述待处理废水体积的0.08-0.15倍，优选为0.09-0.12倍。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述亚铁盐的加入量以控制铁和三价砷的摩尔比为1-6：1为准，优选为2-5：1。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青竹，王茜，柴立元，王庆伟，廖骐，杨志辉，梁彦杰，刘恢，杨卫春，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43