利用滤池中生物铁锰氧化物强化去除水中砷锑离子的方法技术

本发明专利技术利用滤池中生物铁锰氧化物强化去除水中砷锑离子的方法,公开了一种通过定向改造生物滤池填料的表面组成，在有效去除地下水中Fe

Method for strengthening removal of arsenic and antimony ions in water by biological iron manganese oxides

The invention utilizes the biological iron manganese oxide in the filter to strengthen the removal of arsenic and antimony ions in the water, and discloses a surface composition of the filling of the biological filter stuffing by directional modification, and effectively removes the Fe in the underground water

【技术实现步骤摘要】
利用滤池中生物铁锰氧化物强化去除水中砷锑离子的方法
本专利技术涉及一种滤料表面附着有生物铁锰氧化物的生物滤池在除砷除锑中的强化应用。具体而言，所述的生物铁锰氧化物是由锰氧化菌(Pseudomonassp.)QJX-1及化学曝气作用在一定条件下原位生成的。该铁锰氧化物对As3+、Sb3+具有良好的氧化吸附效果。
技术介绍
地下水及部分地表水、工业及生活废水中含有铁锰元素，同时在中国某些矿区同时含有砷锑元素，地下水中铁(二价)、锰(二价)、砷(二价或五价)、锑(二价或五价)的存在严重威胁人类健康，需要将其去除以满足日常生活以及生产的需要。常规去除共存离子铁、锰、砷、锑的技术包括吸附法、氧化法、混凝沉淀法、离子交换法等，从处理效果及相应的经济投入方面，不适合用于大量长期的地下水处理。生物滤池作为一种高效的生物处理方法，结合微生物的吸附氧化和过滤于一体，能够有效去除地下水中的杂质、有机物、无机物等，现已成为地下水处理过程中必不可少的单元。该单元一旦运行成熟，可长期进行处理，处理量大，管理方便，环保、无二次污染。而在实际操作过程中，由于生物滤池中的生物膜缺少相应的高效降解微生物，从而导致处理效果不能满足标准要求。本技术通过在滤池中添加锰氧化菌，通过锰氧化菌的作用(将Mn2+氧化为固体Mn4+)及化学曝气作用(将Fe2+氧化为固体Fe3+)生成生物铁锰氧化物，并附着于滤池中滤料表面。这种复合物质结晶弱、粒径小、Mn价态高、结构中八面体空穴多，是一种具有重要潜能的新型氧化吸附剂。因此，通过原位生成的生物铁锰氧化物去除地下水中的Fe2+、Mn2+、As3+(或As5+)、Sb3+(或Sb5+)离子，具有较高的实际意义，并为地下水的处理提供了一种新的思路。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用在生物滤池中填料表面上原位生成的生物铁锰氧化物进行去除水中的Fe2+、Mn2+、As3+(或As5+)、Sb3+(或Sb5+)离子的水处理强化技术。具体来说，本专利技术应用一种填料表面附着生物铁锰氧化物的生物滤池，所述生物铁锰氧化物由锰氧化菌恶臭假单胞菌(Pseudomonassp.)QJX-1将可溶性Mn2+转化为不可溶的Mn4+氧化物，同时与Fe3+氧化物(地下水Fe2+通过曝气氧化而来)生成而来，附着在填料上以及填料缝隙间。上述锰氧化菌恶臭假单胞菌(Pseudomonassp.)QJX-1菌株于2012年9月27日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC，中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，邮编：100101)，其相应的保藏号为CGMCCNo.6630。在本专利技术优选的实施方案中，将附着有生物铁锰氧化物的生物滤池应用于地下水的处理，从而去除地下水中的As3+(或As5+)、Sb3+(或Sb5+)离子。具体方法是将恶臭假单胞菌(Pseudomonassp.)QJX-1的菌液连续循环滴加至滤池中，菌液通过原水提供的养分生长繁殖，一周后通入含有Fe2+、Mn2+、As3+、Sb3+的地下水，在10-35℃，pH值为6.5-8.5的条件下培养驯化20天，在填料表面上生成红褐色的生物铁锰氧化物。在一个优选的实施方案中，本专利技术提供一种由生物铁锰氧化物强化的生物滤池，该生物铁锰氧化物是由锰氧化菌Pseudomonassp.QJX-1在中性条件(pH6.5-8.5)下在生物滤池中填料表面上生成的，其中所述锰氧化菌恶臭假单胞菌(Pseudomonassp.)QJX-1的保藏号为CGMCCNo.6630。由于加入的锰氧化菌恶臭假单胞菌(Pseudomonassp.)QJX-1附着在在生物滤池中填料表面上，在滤池启动初期能够加快生物铁锰氧化物的生成，进而明显改善滤池对As3+(或As5+)及Sb3+(或Sb5+)的去除效果。另外，所述生物滤池在通入原水过程中截留水中的微生物，使得滤料表面含有大量的原水中的微生物，这些微生物经培养驯化后具有氧化As3+(或As5+)及Sb3+(或Sb5+)的能力。在此基础上，添加的恶臭假单胞菌(Pseudomonassp.)QJX-1生成的生物铁锰氧化物进一步将As3+(或As5+)及Sb3+(或Sb5+)氧化吸附。本专利技术所述的生物滤池可用于有效地去除水体中Fe2+、Mn2+、As3+(或As5+)、Sb3+(或Sb5+)离子。其中所述水体主要针对地下水，同时也可包括含铁锰的地表水、地面水及工业废水。在一个优选的实施方案中，本专利技术提供一种利用生物滤池去除水体中的Fe2+、Mn2+、As3+或As5+、Sb3+或Sb5+的方法，所述方法包括下述步骤：(1)生物滤池中填料的填装：所述填料由粒径不同的石英砂组成，填装前对填料清洗并按要求对填料按粒径进行筛分，在填料层的下层装粒径为0.3-0.5cm的石英砂，然后中层装粒径为0.2-0.3cm的石英砂，最上层装粒径为0.1-0.2cm的石英砂，上中下层的高度比为2∶3∶5；(2)在所述填料上原位生成生物铁锰氧化物：(a1)将待处理的水泵入曝气生物滤池装置的进水管中循环至曝气生物滤池中的填料表面生成生物膜；(b1)将保藏号为CGMCCNo.6630的锰氧化菌恶臭假单胞菌(Pseudomonassp.)QJX-1菌液泵入生物滤池填料表面，所述菌液与待处理的水交替泵入生物滤池中填料的表面，定期对配水箱进行曝气，监测生物滤池中的石英砂颗粒变为红褐色(表明生物铁锰氧化生成)并监测出水水质去除率，完成驯化；(3)去除待处理的水中的Fe2+、Mn2+、As3+或As5+、Sb3+或Sb5+：(a2)对生物滤池中填料的驯化完成后，继续将待处理的水泵入所述生物滤池，Fe2+曝气后直接化学生成Fe3+沉淀，Mn2+通过QJX-1菌被氧化为固体Mn4+氧化物，进一步生成生物铁锰复合氧化物，并附着于滤池填料表面；所生成的生物铁锰氧化物具有氧化和/或吸附As3+或As5+、Sb3+或Sb5+的能力；(b2)滤池运行过程中，定期对滤池进行反冲洗，去除滤池表面的附着物以防止滤池堵塞现象。本领技术人员应该理解，尽管在滤池运行过程中，生成的生物膜及生物铁锰氧化物会有所减少，但由于原水中不断有Fe2+及Mn2+补充，加之QJX-1菌的繁殖生长，生物铁锰氧化物将不断生成并附着于滤料表面。一般地，在滤池运行过程中，为防止滤池堵塞现象，可以大约每48小时对滤池进行反冲洗，去除滤池表面的附着物，从而防止滤池堵塞现象。本专利技术的方法可用于选自地下水、地表水或工业废水的水体。在本专利技术上述利用生物滤池去除水体中的Fe2+、Mn2+、As3+或As5+、Sb3+或Sb5+的方法中，其中步骤(3)的条件为10-35℃，pH值为6.5-8.5，例如，10-30℃，pH值为7.5-8.5。本专利技术还提供一种对生物滤池进行生物铁锰氧化物强化的方法，所述方法包括下述步骤：(1)生物滤池中填料的填装：所述填料由粒径不同的石英砂组成，填装前对填料清洗并按要求对填料按粒径进行筛分，在填料层的下层装粒径为0.3-0.5cm的石英砂，然后中层装粒径为0.2-0.3cm的石英砂，最上层装粒径为0.1-0.2cm的石英砂，上中下层的高度比为2∶3∶5；(2)在所述填料上原位生成生物铁锰氧化物：(a)将待处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用生物滤池去除水体中的Fe

【技术特征摘要】
1.一种利用生物滤池去除水体中的Fe2+、Mn2+、As3+或As5+、Sb3+或Sb5+的方法，所述方法包括下述步骤：(1)生物滤池中填料的填装：所述填料由粒径不同的石英砂组成，填装前对填料进行清洗并对填料按粒径进行筛分，在填料层的下层装粒径为0.3-0.5cm的石英砂，然后中层装粒径为0.2-0.3cm的石英砂，最上层装粒径为0.1-0.2cm的石英砂，上中下层的高度比为2∶3∶5；(2)在所述填料上原位生成生物铁锰氧化物：(a1)将待处理的水泵入曝气生物滤池装置的进水管中循环至曝气生物滤池中的填料表面生成生物膜；(b1)将保藏号为CGMCCNo.6630的锰氧化菌恶臭假单胞菌(Pseudomonassp.)QJX-1菌液泵入生物滤池填料表面，所述菌液与待处理的水交替泵入生物滤池中填料的表面，定期对配水箱进行曝气，监测生物滤池中的石英砂颗粒变为红褐色并监测出水水质去除率，完成驯化；(3)去除待处理的水中的Fe2+、Mn2+、As3+或As5+、Sb3+或Sb5+：(a2)对生物滤池中填料的驯化完成后，继续将待处理的水泵入所述生物滤池，Fe2+曝气后直接化学生成Fe3+沉淀，Mn2+通过QJX-1菌被氧化为固体Mn4+氧化物，进一步生成生物铁锰复合氧化物，并附着于滤池填料表面；所生成的生物铁锰氧化物具有氧化和/或吸附As3+或As5+、Sb3+或Sb5+的能力；(b2)滤池运行过程中，定期对滤池进行反冲洗，去除滤池表面的附着物以防止滤池...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏耀辉，陈晨，梁金松，胡承志，曲久辉，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11