生物炭-微生物复合材料的制备方法和处理尾矿废水方法技术

本发明专利技术的实施例公开了一种生物炭‑微生物复合材料的制备方法和一种处理尾矿废水的方法。所述制备方法包括：步骤(1)：对生物质进行热解以获得生物炭，所述生物炭具有多孔结构；步骤(2)：制备黄药功能降解菌群，包括接种菌群、培养菌群、驯化菌群和构建菌群；步骤(3)：将所述生物炭与黄药功能降解菌群混合以获得生物炭‑微生物复合材料。本发明专利技术的生物炭‑微生物复合材料能够有效地去除尾矿废水中的黄药和重金属离子。

【技术实现步骤摘要】
生物炭-微生物复合材料的制备方法和处理尾矿废水方法
本专利技术涉及尾矿废水处理
，尤其涉及一种生物炭-微生物复合材料的制备方法和一种处理尾矿废水的方法。
技术介绍
黄金矿等金属矿在采选过程中，为了各种金属等矿产资源的采出、分离、富集，通常需要加入大量的浮选药剂；同时，伴随着破碎、磨矿、浮选、浓缩过程，会产生大量的尾矿废水。金属矿区大量使用的选矿药剂随尾矿的排出残存在尾矿区的废水废渣中。选矿药剂由于长期存在于环境中会经受淋滤、氧化等作用，从而使其中的有害成分随地表径流或地下渗滤进入水体、土壤等。这会污染生态环境，对生物体造成潜在的威胁。浮选药剂的种类繁多，并且用量大，因此选矿废水的成分较复杂且污染物浓度较高，毒性较大。因为选矿废水中含有浮选药剂、起泡剂，所以如果直接回用起泡性强，会导致浮选难以控制、堵塞管道，同时尾矿废水中的重金属离子会影响浮选效果。因此，深度处理选矿废水，有效控制选矿厂废水的排放，提高选矿用水的利用率，是控制废水污染及危害的有效途径。
技术实现思路
为了解决上述技术问题的至少一个方面，本专利技术提供一种生物炭-微生物复合材料的制备方法和一种处理尾矿废水的方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种生物炭-微生物复合材料的制备方法，包括：步骤(1)：对生物质进行热解以获得生物炭，所述生物炭具有多孔结构；步骤(2)：制备黄药功能降解菌群；步骤(3)：将所述生物炭与黄药功能降解菌群混合以获得生物炭-微生物复合材料，其中，所述步骤(2)包括以下步骤：将污染源按体积比10％～30％接种于培养液中，维持温度在15～37℃，控制溶解氧为3～7mg/L，按预定时间段检测培养液中的黄药去除率；在黄药去除率达到80％以上后，不断补充黄药和诱导底物以使得培养液中的黄药浓度达到300-500mg/L，诱导底物浓度达到120-240mg/L；继续培养细菌直到黄药去除率达到90％以上，从而获得了诱导驯化完成的培养液；将所述诱导驯化完成的培养液静置，弃去30％～60％的上层清液，补充新鲜的培养液达到预计总体积，补充黄药浓度达到900～1500mg/L，继续培养细菌；此后在每次黄药去除率达到90％以上时，弃去30％～60％的上层清液，不断补充新鲜的培养液，连续培养5～10个周期，以构建黄药功能降解菌群。根据本专利技术的实施例，所述培养液包括：酵母浸膏0.2～5g/L；由葡萄糖、淀粉、乙醇、羟肟酸中的一种或几种所构成的共基质为0.1～5g/L；氮源0.01～5g/L；磷源0.2～2g/L；CaCl20.001～1.02g/L；MgSO40.05～1.5g/L；FeSO40.03～0.2g/L；表面活性剂0.02～0.2g/L；黄药50～300mg/L；诱导底物60～200mg/L，并且所述培养液的pH值被调节至5～8。根据本专利技术的实施例，所述氮源包括蛋白胨、尿素、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵中的一种或其任意组合；和/或所述磷源包括磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、三聚磷酸钠、三聚磷酸钾中的一种或其任意组合；和/或所述表面活性剂包括槐糖脂、海藻糖脂、或其组合；和/或所述诱导底物包括乙硫氮、黑药、松醇油中的一种或其任意组合；和/或所述预定时间段为12小时、24小时、48小时或72小时。根据本专利技术的实施例，所述步骤(3)包括：对所述生物炭进行灭菌；将灭菌后的生物炭和黄药功能降解菌群的菌液混合并振荡，并加入海藻酸钠、聚乙烯醇作为复合载体，再向其中加入3～6％氯化钙硼酸饱和溶液、3～6％碳酸钙硼酸饱和溶液、3～6％乳酸钙硼酸饱和溶液中的一种或其任意组合以发生硬化反应，发生硬化后采用纱布包裹，得到所述生物炭-微生物复合材料。根据本专利技术的实施例，将灭菌后的生物炭和黄药功能降解菌群的菌液以0.5～3g：25mL的比例进行混合；和/或将灭菌后的生物炭和黄药功能降解菌群的菌液在20～30℃的温度、120～240r/min的振荡速度下培养12～36h，其中活性黄药功能降解菌的数量不低于1×107cfu/mL；和/或加入0.5～2g：25mL的海藻酸钠(SA)和聚乙烯醇(PVA)。根据本专利技术的实施例，所述步骤(1)包括：将所述生物质晾晒后洗涤至中性，进行干燥，再将干燥后的生物质破碎到50～100目；将破碎后的生物质在300～700℃下于保护气氛中热解6～8h；向热解后的生物质中加入酸性溶液或碱性溶液以去除热解后的生物质中的灰分，并在室温下振荡10～12h，然后离心分离；使用去离子水反复清洗滤液，至滤液的pH值为7，然后在60～80℃下烘干6～18h。根据本专利技术的实施例，所述生物质包括秸秆、谷物壳体、树木及其废料、畜禽粪便中的一种或其任意组合；和/或所述污染源来自受黄药污染的尾矿废水或尾矿库中活性污泥的渗滤液。根据本专利技术的另一方面，提供了一种处理尾矿废水的方法，所述尾矿废水包括黄药和重金属离子，所述方法包括：步骤(1)：将所述尾矿废水静置1～2d(天)后，用过滤器对所述尾矿废水进行预处理，然后将所述尾矿废水的pH值调节至小于10；步骤(2)：将权利要求1中的生物炭加入到预处理后的所述尾矿废水中以去除尾矿废水中的黄药和重金属离子，并振荡10～120min，过滤后保留上层废水；步骤(3)：对保留的废水进行抽滤，向滤液中加入权利要求1所述的生物炭-微生物复合材料以进一步去除尾矿废水中的黄药和重金属离子，并振荡10～120min(分钟)，过滤后获得上层清液，所述上层清液为处理完的尾矿废水。根据本专利技术的实施例，在所述步骤(1)中，使用石英砂过滤器，获得的滤料包括天然石英砂和锰砂，砂粒粒径为0.5～2mm，滤层厚度为5～15cm；将所述尾矿废水的pH值调节为6～8；在所述步骤(2)中，所述生物炭与尾矿废水的比例为20～50g:1L，和/或在去除过程中将温度设定为20～30℃，振荡时间为10～60min。根据本专利技术的实施例，所述石英砂过滤器的直径为7cm，过滤面积为38.47cm2，水流量为14L/h；在所述步骤(3)中，所述生物炭-微生物复合材料与尾矿废水的比例为5～10g:1L；和/或在去除过程中温度设定为20～30℃，振荡时间为10～60min。附图说明图1示出了根据本专利技术的实施例的生物炭-微生物复合材料的制备方法；图2示出了根据本专利技术的实施例的制备黄药功能降解菌群的过程；图3示出了根据本专利技术的实施例的处理尾矿废水的方法。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施方式的限制。在本专利技术的实施例中，尾矿废水的处理方法包括化学氧化法、高级氧化技术、混凝沉降法、吸附法、生物法。化学氧化法及高级氧化技术是通过强氧化性物质将有机药剂氧化为小分子物质。混凝沉降法是通过加入混凝剂使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物炭-微生物复合材料的制备方法，包括：/n步骤(1)：对生物质进行热解以获得生物炭，所述生物炭具有多孔结构；/n步骤(2)：制备黄药功能降解菌群；/n步骤(3)：将所述生物炭与黄药功能降解菌群混合以获得生物炭-微生物复合材料，/n其中，所述步骤(2)包括以下步骤：/n将污染源按体积比10％～30％接种于培养液中，维持温度在15～37℃，控制溶解氧为3～7mg/L，按预定时间段检测培养液中的黄药去除率；在黄药去除率达到80％以上后，不断补充黄药和诱导底物以使得培养液中的黄药浓度达到300～500mg/L，诱导底物浓度达到120～240mg/L；继续培养细菌直到黄药去除率达到90％以上，从而获得了诱导驯化完成的培养液；/n将所述诱导驯化完成的培养液静置，弃去30％～60％的上层清液，补充新鲜的培养液达到预计总体积，补充黄药浓度达到900～1500mg/L，继续培养细菌；此后在每次黄药去除率达到90％以上时，弃去30％～60％的上层清液，不断补充新鲜的培养液，连续培养5～10个周期，以构建黄药功能降解菌群。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物炭-微生物复合材料的制备方法，包括：
步骤(1)：对生物质进行热解以获得生物炭，所述生物炭具有多孔结构；
步骤(2)：制备黄药功能降解菌群；
步骤(3)：将所述生物炭与黄药功能降解菌群混合以获得生物炭-微生物复合材料，
其中，所述步骤(2)包括以下步骤：
将污染源按体积比10％～30％接种于培养液中，维持温度在15～37℃，控制溶解氧为3～7mg/L，按预定时间段检测培养液中的黄药去除率；在黄药去除率达到80％以上后，不断补充黄药和诱导底物以使得培养液中的黄药浓度达到300～500mg/L，诱导底物浓度达到120～240mg/L；继续培养细菌直到黄药去除率达到90％以上，从而获得了诱导驯化完成的培养液；
将所述诱导驯化完成的培养液静置，弃去30％～60％的上层清液，补充新鲜的培养液达到预计总体积，补充黄药浓度达到900～1500mg/L，继续培养细菌；此后在每次黄药去除率达到90％以上时，弃去30％～60％的上层清液，不断补充新鲜的培养液，连续培养5～10个周期，以构建黄药功能降解菌群。


2.根据权利要求1所述的生物炭-微生物复合材料的制备方法，其中，
所述培养液包括：酵母浸膏0.2～5g/L；由葡萄糖、淀粉、乙醇、羟肟酸中的一种或几种所构成的共基质为0.1～5g/L；氮源0.01～5g/L；磷源0.2～2g/L；CaCl20.001～1.02g/L；MgSO40.05～1.5g/L；FeSO40.03～0.2g/L；表面活性剂0.02～0.2g/L；黄药50～300mg/L；诱导底物60～200mg/L，并且
所述培养液的pH值被调节至5～8。


3.根据权利要求2所述的生物炭-微生物复合材料的制备方法，其中，
所述氮源包括蛋白胨、尿素、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵中的一种或其任意组合；和/或
所述磷源包括磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、三聚磷酸钠、三聚磷酸钾中的一种或其任意组合；和/或
所述表面活性剂包括槐糖脂、海藻糖脂、或其组合；和/或
所述诱导底物包括乙硫氮、黑药、松醇油中的一种或其任意组合；和/或
所述预定时间段为12小时、24小时、48小时或72小时。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的生物炭-微生物复合材料的制备方法，其中，
所述步骤(3)包括：
对所述生物炭进行灭菌；
将灭菌后的生物炭和黄药功能降解菌群的菌液混合并振荡，并加入海藻酸钠、聚乙烯醇作为复合载体，再向其中加入3～6％氯化钙硼酸饱和溶液、3～6％碳酸钙硼酸饱和溶液、3～6％乳酸钙硼酸饱和溶液中的一种或其任意组合以发生硬化反应，发生硬化后采用纱布包裹，得到所述生物炭-微生物复合材料。


5.根据权利要求4所述的生物炭-微生...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹俊雅，张文茜，佘琪，李强，罗昕，张立东，刘猛，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，湖南山之青环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11