一种应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料及其制备方法，涉及生物法废水处理技术领域，微生物材料，包括耐氟菌悬液、包埋剂和辅助载体，所述耐氟菌悬液为耐氟菌群，所述包埋剂包括聚乙二醇、过硫酸钾、山梨糖醇、硼砂溶液和N,N,N′N′‑四甲基乙二胺，所述辅助载体包括麦饭石或活性炭中的一种或二种。制备的微生物材料，能够达到长效处理、提升除氟效率、不产生二次污染的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料及其制备方法
本专利技术涉及生物法废水处理
，具体涉及一种应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料及其制备方法。
技术介绍
随着我国经济快速发展，传统的煤炭、石油能源储备日益减少，开发和利用太阳能技术已成为清洁能源发展的重要方向。虽然太阳能光伏能源是对环境友好的绿色能源，但随着光伏行业规模不断增大，产生的废水量也迅速增大。光伏废水中，以硝酸、氢氟酸为主的多晶硅生产废水、以聚乙二醇为主的硅片切割废水、以硝酸、氢氟酸及其他酸碱废水为主的光伏电池生产废水等最具代表性，对环境造成的影响不容忽视。其中，氟浓度过高会对植物的细胞质膜、叶绿体膜等产生伤害，影响光合作用；会对人体产生毒性，影响肝代谢、引起肾损伤等。如何有效去除光伏废水中的氟离子，已成为目前亟待解决的问题。现阶段对含氟浓度高的废水一般先采用化学处理、焚烧处理等方法使其浓度降低后再进行后续处理。化学处理法是采用氧化剂对含氟有机化合物进行氧化处理，该法的优点是处理设备简单、投资少、处理效果好，并具有随时进入工作状态的特点，特别适用于不稳定排放的场合，缺点是处理费用较高，且该法不适应高浓度、大水量的处理。焚烧处理法是将有机氟残液与燃料气通入焚烧炉进行高温焚烧，有机氟化合物分解，生成CO2、HF及微量CF4等混合气体，再经过石灰乳吸收、中和、急冷，CO2等混合气体经高烟囱排入大气，HF等与石灰中和生成氟化钙浑浊液经沉淀后排放。该法优点是设备简单、占地面积小、处理效果好、投资低，但是耗热量大，需投加燃油，处理费用较高，氟类物质无法回收，对焚烧炉的炉体损耗较大。因而，亟需一种长效、稳定、经济的处理高浓度含氟有机废水的方法。微生物技术由于其经济、安全、能处理的污染物阈值低、残留少的特点，能较好满足高浓度含氟有机废水的处理要求，利用外源微生物强化技术可以提高废水中氟离子的去除效率。但微生物菌剂直接投加仅能维持短期的强化效果，外源微生物由于无附着点，极易随废水流失，同时，现阶段针对氟代有机物的微生物材料专利技术仍相对较少。因此，专利技术一种微生物材料，解决高浓度含氟有机废水处理时效果维持时间短、处理成本高的问题，极为必要。总之，现有废水处理技术，普遍存在费用较高的问题，其中化学处理不能适应高浓度、大水量的处理需求；焚烧处理则存在氟类物质无法回收的问题。现有微生物菌剂直接投加于含氟废水处理时，维持时间短，极易随废水流失，同时，绝大多数微生物菌剂是应用于有机废水或重金属废水的处理，针对高浓度含氟废水的应用较少。
技术实现思路
本专利技术为了通过将降解含氟有机物的长效、兼性菌株进行固定化，达到长效降解含氟有机废水的目的，提供了一种应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料，并且，为了使该材料制备方法操作简便，便于使用，成本较低，提供了该应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料的制备方法，具体方案如下：首先，本专利技术提供一种应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料，包括耐氟菌悬液、包埋剂和辅助载体，所述耐氟菌悬液为耐氟菌群，所述包埋剂包括聚乙二醇、过硫酸钾、山梨糖醇、硼砂溶液和N,N,N′N′-四甲基乙二胺，所述辅助载体包括麦饭石或活性炭中的一种或二种。优选地，所述包埋剂中各组分，按质量份数计，包括聚乙二醇2-10份、过硫酸钾0.1-2份、山梨糖醇0.1-5份、硼砂溶液1-5份，N,N,N′N′-四甲基乙二胺0.1-3份。优选地，所述麦饭石目数为150-180目，所述活性炭为粉末活性炭，粒径为0.5-2μm。优选地，所述耐氟菌悬液制备方法包括以下步骤：1)取处理光伏行业含氟废水产生的好氧活性污泥，静置，吸取上清液于选择培养基中初次培养为富集种子菌液；2)将富集种子菌液接种于新的选择培养基中再次培养；将培养液离心去上清，得到浓缩的菌体细胞，以无菌水稀释后混匀，得到耐氟菌悬液。优选地，步骤1)所述选择培养基中包括50mg/L浓度的NaF。优选地，步骤1)所述初次培养为静置培养，培养温度为33-37℃，培养条件为95％N2，5％CO2，培养时间为3-5d。优选地，步骤1)所述富集种子菌液OD600为0.5以上。优选地，步骤2)所述接种，接种量为5％vol。优选地，步骤2)所述新的选择培养基中包括100mg/L浓度的NaF。优选地，步骤2)所述再次培养，培养温度为30-35℃，培养条件为95％N2，5％CO2，培养时间为5-7d。优选地，步骤2)所述得到的耐氟菌悬液OD600为0.8以上。上述培养条件为95％N2，5％CO2，指培养箱环境气体组分及其体积百分含量。优选地，所述应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料中，耐氟菌悬液与包埋剂中聚乙二醇的体积比为：(10-50):13。优选地，所述应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料中，耐氟菌悬液与辅助载体的比例为：(10-50)mL:(5-37)g。所选菌悬液具有较高的氟离子选择性；聚乙二醇无毒、便宜且容易操作，是包埋微生物的主要载体；硫酸钾为引发剂；山梨糖醇为交联剂；硼砂溶液为添加剂；N,N,N′N′-四甲基乙二胺为加速剂；麦饭石、粉末活性炭(PAC)为辅助载体，可对微生物起到缓冲保护的作用。所述硼砂溶液为复方硼砂溶液，制备方法为：硼砂、碳酸氢钠各1.5g，液化酚0.3ml，甘油3.5ml，加蒸馏水至l00ml混合均匀。第二，本专利技术还提供上述应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例将聚乙二醇、辅助载体与耐氟菌悬液混合均匀；(2)向步骤(1)产物中依次加入过硫酸钾、山梨糖醇、硼砂溶液，混合均匀；(3)向步骤(2)产物中加入N,N,N′N′-四甲基乙二胺，混合均匀；(4)将步骤(3)所得产物置于PVC管中静置、清洗后取出，切割为圆柱形颗粒，即得到应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料。优选地，步骤(4)所述PVC管直径为4mm。优选地，步骤(4)所述静置，温度为室温，时间为30-72min。优选地，步骤(4)所述清洗，使用磷酸盐缓冲液进行。优选地，步骤(4)所述切割，所得圆柱形颗粒，圆柱的高为4mm。有益效果本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种应用于高浓度含氟废水处理的长效除氟微生物材料，能够达到长效处理、提升除氟效率、不产生二次污染的效果。本专利技术填补了利用生物强化及固定化技术制备微生物材料处理高浓度含氟废水这一
的空白。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。以下实施例应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料的制备，通过下述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料，其特征在于：包括耐氟菌悬液、包埋剂和辅助载体，所述耐氟菌悬液为耐氟菌群，所述包埋剂包括聚乙二醇、过硫酸钾、山梨糖醇、硼砂溶液和N,N,N′N′-四甲基乙二胺，所述辅助载体包括麦饭石或活性炭中的一种或二种。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料，其特征在于：包括耐氟菌悬液、包埋剂和辅助载体，所述耐氟菌悬液为耐氟菌群，所述包埋剂包括聚乙二醇、过硫酸钾、山梨糖醇、硼砂溶液和N,N,N′N′-四甲基乙二胺，所述辅助载体包括麦饭石或活性炭中的一种或二种。


2.根据权利要求1所述的应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料，其特征在于：所述包埋剂中各组分，按质量份数计，包括聚乙二醇2-10份、过硫酸钾0.1-2份、山梨糖醇0.1-5份、硼砂溶液1-5份，N,N,N′N′-四甲基乙二胺0.1-3份。


3.根据权利要求1所述的应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料，其特征在于：所述麦饭石目数为150-180目，所述活性炭为粉末活性炭，粒径为0.5-2μm。


4.根据权利要求1所述的应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料，其特征在于：所述耐氟菌悬液制备方法包括以下步骤：
1)取处理光伏行业含氟废水产生的好氧活性污泥，静置，吸取上清液于选择培养基中初次培养为富集种子菌液；
2)将富集种子菌液接种于新的选择培养基中再次培养；将培养液离心去上清，得到浓缩的菌体细胞，以无菌水稀释后混匀，得到耐氟菌悬液。


5.根据权利要求4所述的应用于高浓度含氟废水处理的微生物材料，其特征在于：步骤1)所述选择培养基中包括50mg/L浓度的NaF；所述初次培养为静置培养，培养温度为33-37℃，培养条件为95％N2，5％CO2，培养时间为3-5d；所述富集种子菌液OD600为0.5以上。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈方鑫，张勋，孔殿超，武培峰，董姗姗，彭彤，
申请(专利权)人：北京涞澈科技发展有限公司，安徽环境科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11