一种利用微生物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微生物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，同时加入处于生长对数期的铁氧化菌，调节pH为1.6‑2.8，控制温度为25‑30℃，搅拌均匀，反应3‑5d，静置，将三价砷以图水羟砷铁矾的形式沉淀下来，过滤，处理完成。本发明专利技术的微生物氧化法可处理含量为3.56‑7.57g/L(以砷计)的含砷废水，调节pH为1.6‑2.8，在25‑30℃的常温下，在3‑4d内三价砷的去除率可达98％左右，且本发明专利技术的原料易得，操作简单，处理成本低，所得沉淀易于分离，含砷量高，稳定性好，无二次污染。

【技术实现步骤摘要】
一种利用微生物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，具体涉及一种利用微生物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，含砷废渣日益增多，导致砷污染事件频发。如今，砷污染成为我国有色金属冶炼业必须面对的最棘手的问题。现有技术中，含砷废水主要采用石灰中和法、铁盐沉淀法和硫化物沉淀法处理，该类方法适用于处理高浓度含砷废水，但受溶度积的限制难以实现砷的深度净化，同时该方法存在渣量大、成本高、存在二次污染以及操作难度大等问题。近年来发展较快的吸附、离子交换、反渗透、电絮凝等方法用于去除废水中的砷，取得了较好的效果，但这一类方法成本较高，仅限于小规模、组分单一的低浓度含砷废水的处理。生物法处理的思路最初源于自然，尤其是污染场地的土著生物通常都有抗污染及修复的能力，其效率高、投资及运行费用低、无二次污染、安全性好等优点得到了众多研究者的青睐。公开号为CN104609573A的中国专利技术专利申请公开了一种酸性含砷废水的处理方法，通过在废水中加入配置铁氧化细菌培养基的必需元素，同时加入亚铁盐，接种铁氧化细菌，调节pH为1.2-3.0，在55℃下反应5-10d，将五价砷以臭葱石的形式沉淀下来，然而，实际上，若废水中所含的砷为三价，在采用该方法前还需利用双氧水等氧化三价砷，一方面增加了处理成本，另一方面也加大了操作难度；此外该方法所需反应时间较长，且需在较高温度下完成反应。综上所述，开发一种在较温和条件下，同时兼具高效率和低成本的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含三价砷废水的处理方法，具体为一种利用微生物处理含三价砷废水的方法。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种利用微生物处理含三价砷废水的方法，包括以下步骤：S1、向含三价砷的待处理废水中加入亚铁盐，同时加入处于生长对数期的铁氧化菌，调节pH为1.6-2.8，控制温度为25-30℃，搅拌均匀，反应3-5d；S2、静置S1所得反应液，分离沉淀后即得。在上述技术方案中，在步骤S1中，所述铁氧化菌在含三价砷的待处理废水中的加入量为(2.4-20.2)×107个/mL。所述铁氧化菌的加入形式，优选为，浓度2.4-5.2×107个/mL的铁氧化菌，其加入量V铁氧化菌为10％V废水。在上述技术方案中，所述铁氧化菌为嗜酸氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁钩端螺旋菌、耐温氧化硫化杆菌或嗜热铁质菌中的一种或多种，优选的，所述铁氧化菌为耐温氧化硫化杆菌。缓慢释放Fe3+有利于图水羟砷铁矾的生成，耐温氧化硫化杆菌是典型的中度嗜温浸矿菌，能够在25-60℃温度范围内生长，该菌氧化亚铁的速率适中，因而能够缓慢释放Fe3+，使Fe3+最大程度地与As3+结合而不生产黄铁矾类物质，从而生成较纯的图水羟砷铁矾，达到较高的除砷率。所述铁氧化菌来自美国菌种保藏中心。在上述技术方案中，步骤S1中，所述亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、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。在上述技术方案中，步骤S1中，所述反应时间为3-4d。采用铁氧化菌直接加入含三价砷废水，在反应体系中，当处理时间为1-2d时，铁氧化菌正处于延滞期，氧化Fe2+速率极慢，产物为无定形矿物，此时除砷率较低且反应产物不稳定；当处理时间增加到3d时，铁氧化菌快速生长，具体表现为Fe2+较前期氧化速率加快，与此同时产生晶型较好的图水羟砷铁矾矿物，除砷率也会大幅增加；而再延长处理时间，沉淀晶型和除砷率基本维持不变。综合考虑处理成本、处理时间和处理效率，优选反应时间为3-4d。在上述技术方案中，步骤S1中，以砷计，所述待处理废水中三价砷的含量为3.56-7.57g/L，优选为3.56-5.19g/L。优选的，在上述技术方案中，步骤S1中，调节pH为2.0-2.8，优选为2.2-2.5。铁氧化菌在不同pH条件下均有较好的适应性，当pH为2.2-2.5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。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。优选的，在上述技术方案中，步骤S1中，所述亚铁盐的加入量以控制铁和三价砷的摩尔比为3.35-5.01：1为准，优选为3.35-4.18：1。提高铁和三价砷的摩尔比能促进反应向生成沉淀的方向进行，但是其摩尔比过高，一方面，对提高As3+的去除率作用不明显，另一方面，又增加了其处理成本，综合考虑，控制铁和三价砷的摩尔比为3.35-4.18：1。优选的，在上述技术方案中，步骤S1中，在加入铁氧化菌前，加入有利于图水羟砷铁矾结晶的晶种；优选的，所述晶种为Fe6(AsO3)4SO4(OH)4·4H2O。以图水羟砷铁矾作为晶种加入体系，为溶质分子提供析出的依附点，使该矿物在沉淀前期作为优势矿物继续生长，既能加快图水羟砷铁矾的生成，提高砷的去除效率，又能减少或者杜绝其他杂质矿物的形成，避免产生的沉淀不稳定而导致As3+反溶等问题。优选的，在上述技术方案中，步骤S2中，控制所述反应液的温度为5-15℃，优选为10℃。本专利技术申请所采用的去除含As3+废水的方法在25-30℃下处理，在过滤时适度降温可以使得沉淀结晶纯度增加，颗粒更大，从而使生成的沉淀更稳定。控制所述反应液温度在10℃，一方面能达到上述目的，另一方面该温度易于控制，耗能小，适用于工业处理应用。本专利技术的优点：(1)本专利技术采用微生物氧化法，向待处理废水中加入亚铁盐，调节pH为1.6-2.8，在25-30℃的常温下，利用铁氧化菌将废水中的Fe2+氧化为Fe3+，直接与As3+反应，形成图水羟砷铁矾沉淀，减少了现有处理方法中的先氧化As3+的步骤，简化了处理过程，有效的降低了处理成本；(2)本专利技术所采用的微生物法反应过程温和，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)本专利技术所采用的微生物法除砷效率高，反应3-4d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1的不同细菌对含As3+浓度为2.88g/L的废水处理5d所得沉淀的XRD图；图2为本专利技术实施例2的耐温氧化硫化杆菌对含不同As3+浓度的废水处理5d所得沉淀的XRD图；图3为本专利技术实施例2的耐温氧化硫化杆菌对含As3+浓度为4.04g/L的废水处理1-5d所得沉淀的XRD图；图4为本专利技术实施例3的耐温氧化硫化杆菌对As3+浓度为4.04g/L的废水在pH值为1.6-2.8下处理4d所得沉淀的XRD图；图5为本专利技术实施例4的耐温氧化硫化杆菌对As3+浓度为4.04g/L的废水在Fe/As摩尔比为1.67-5.01下处理5d所得沉淀的XRD图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用微生物处理含三价砷废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、向含三价砷的待处理废水中加入亚铁盐，同时加入处于生长对数期的铁氧化菌，调节pH为1.6‑2.8，控制温度为25‑30℃，搅拌均匀，反应3‑5d；S2、静置S1所得反应液，分离沉淀后即得。

【技术特征摘要】
1.一种利用微生物处理含三价砷废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、向含三价砷的待处理废水中加入亚铁盐，同时加入处于生长对数期的铁氧化菌，调节pH为1.6-2.8，控制温度为25-30℃，搅拌均匀，反应3-5d；S2、静置S1所得反应液，分离沉淀后即得。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述铁氧化菌在含三价砷的待处理废水中的加入量为(2.4-20.2)×107个/mL。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述铁氧化菌为嗜酸氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁钩端螺旋菌、耐温氧化硫化杆菌或嗜热铁质菌中的一种或多种，优选的，所述铁氧化菌为耐温氧化硫化杆菌。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁中的一种或多种，优选为FeSO4·7H2O。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青竹，柴立元，张梦雪，王庆伟，闵小波，杨志辉，王海鹰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43