一种水中As3+高效生物氧化方法涉及水处理领域。本发明专利技术步骤如下：（1）生物氧化滤池的建立；（2）As3+氧化细菌接种；（3）As3+氧化细菌接种后进入细菌培养驯化过程：（4）含As3+原水经曝气充氧，溶解氧DO控制在4-5mg/L，通入上述培养驯化完成的生物氧化滤池，将As3+氧化成为As5+；（5）利用滤池反冲洗过程实现细菌残体和游离细菌清除，保持生物滤池的生物量平衡。本发明专利技术提供一种利用生物技术使As3+氧化成As5+的方法。该方法过程简单、高效，利用As3+氧化细菌的生物催化氧化功能，整个过程只需简单曝气，溶解氧DO控制在4-5mg/L，无需投加任何化学氧化剂，对环境友好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水处理领域。
技术介绍
水中As去除过程中，存在两个环节，即As3+首先必须氧化成As5+，然后通过吸附、过滤或者膜过滤技术才能够实现As的高效彻底去除。在这两个环节中，As3+氧化成As5+步骤，决定着整个除As过程的复杂性和经济性。本专利技术具体是利用对As3+具有氧化能力的细菌，建立As3+生物氧化滤池，含砷原水经简单曝气，在不添加其他任何化学氧化物质的条件下，使水中As3+在滤池中实现高效快速氧化形成As5+，为水中As的彻底去除创造良好的前提条件。在自然水体中，砷主要以无机物和有机物两种形态存在。一般情况下，地表水体富 氧状态下，As主要以As5+形式存在，As5+可以通过混凝-沉淀-过滤、吸附剂吸附或膜过滤等常规工艺去除；而在溶解氧含量较低或无氧(还原性)条件下的地下水中，或者由于工业污染排放引起的地表水中砷，主要以As3+形态存在，这些As3+在自然条件下氧化极其缓慢。而As3+利用常规工艺很难进行去除，除非能有效地将As3+氧化成As5+，然后再利用混凝-沉淀-过滤、吸附剂吸附或膜过滤等常规工艺去除。现阶段针对As3+氧化过程，国内外多采用化学氧化法，常用的强氧化剂有ΚΜη04、03、Cl2、C102、Fenton试剂和Fe(O)缺氧腐蚀。这些氧化剂及方法的使用，所带来的结果是工艺过程复杂，对水质和环境易造成二次污染。目前针对地下水中As去除的常规工艺如图I所示含砷原水(I)进入氧化反应池(2 )，在氧化反应池(2 )中投加强氧化剂(3 )将As3+氧化成As5+然后进行后续混凝(4)、沉淀(5)和过滤(6)或者吸附等处理去除至出水(7)。到目前为止，针对As3+的氧化，除上述技术外，还无环境友好无二次污染的技术和方法出现。在专业领域里有识之士纷纷形成共识并发出呼吁，利用和开发生物除砷技术才是最佳除砷发展途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用生物技术使As3+氧化成As5+的方法。该方法过程简单、高效，利用As3+氧化细菌的生物催化氧化功能，整个过程只需简单曝气(如跌水曝气、喷淋曝气、射流曝气)，溶解氧DO控制在4-5mg/L，无需投加任何化学氧化剂，对环境友好。本专利技术的技术方案一种水中As3+高效生物氧化方法，其特征在于步骤如下( I)生物氧化滤池的建立；生物氧化滤池滤层载体填料采用无机亲水矿物材料，或者采用高分子亲水纤维或颗粒材料；原水适应范围，pH 6. 0-8. O ;温度12 33°C，原水为含As3+水。(2) As3+氧化细菌接种；然后选择含砷地下水取水构筑物，刮取取水井管管壁附着物或井内底部沉积物，将所述的附着物或沉积物用无菌水制备悬浊液，用无菌纱布过滤后，制成菌悬液然后进行As3+氧化细菌接种。As3+氧化细菌接种采用以下两种方法之一接种第一种方法关闭滤池出水阀门，取菌悬液，在滤层无水条件下直接加至滤层表面，然后直接进原水使液面达到载体滤层表面高度，关闭原水，打开滤池出水阀门放空滤池，通过原水水流作用使细菌渗透至滤层内部，重复上述操作三次以上。第二种方法将菌悬液通过离心或沉淀获得浓度不小于IO8个/mL细菌浓缩液。通过细菌固定化包埋技术，同滤层载体填料共同制成活性载体填料，将这种活性载体填料直接装填滤池。(3) As3+氧化细菌接种后进入细菌培养驯化过程 细菌培养驯化连续通入原水，流量为设计流量10%_50%，通过取样化验监测As3+氧化量。随着As3+氧化率的不断提高逐步提高原水进水流量直至达到设计流量，此时认为细菌培养驯化完成。即驯化过程为原水As3+单位时间内进入滤池总量负荷在保证出水As3+能够氧化条件下的As3+单位时间内进入滤池总量逐渐增加的过程。(4)含As3+原水经曝气充氧，溶解氧DO控制在4_5mg/L，通入上述培养驯化完成的生物氧化滤池，将As3+氧化成为As5+ ；(5)利用滤池反冲洗过程实现细菌残体和游离细菌清除，保持生物滤池的生物量平衡。采用滤池定期反冲洗方式对滤层进行清洗更新。反冲洗强度根据不同载体介质性质反冲洗强度不同，石英砂、矿物类介质载体填料反冲洗强度在10-14L/m2. s，高分子颗粒或纤维填料反冲洗强度在6-8L/m2. s范围，反冲洗历时为3-10min，反冲洗膨胀高度控制在20%以内。本专利技术的优点I、不用额外投加强氧化剂，利用As3+氧化细菌生物氧化能力将As3+氧化成为As5+，降低了处理成本；2、高效率(氧化速率(As3+) 30. 113g/m2.h) ;3、工艺过程简单，只需一级生物氧化过程。4、处理成本低，无需其他附属设备问题。附图说明图I地下水中As去除的常规工艺图。图2本专利技术示意图。具体实施例方式如图2即将含As3+原水1，经简单空气曝气10，通入生物氧化滤池8，利用生物氧化滤池8中存在的具有As3+生物催化氧化能力的细菌，实现As3+催化氧化成为As5+ 9。本专利技术包括以下步骤I、As3+生物氧化滤池的建立；2、含As3+原水经简单曝气充氧，通入培养成熟的生物氧化滤池，将As3+氧化成为As5+ ；3、生物氧化滤池中的细菌利用原水中的营养和As3+氧化As5+过程所产生的能量得以繁殖，从而实现生物氧化滤池中微生物种群数量的稳定。同时，利用滤池反冲洗过程实现细菌残体和游离细菌清除，保持生物滤池的生物量平衡。生物氧化滤池采用下向流，滤层生物载体填料采用O. 9-1. Omm粒径的石英砂、活性炭或其他无机亲水矿物材料，同样也可以采用高分子亲水纤维及颗粒材料。原水适应范围，pH 6. 0-8. O ;温度12 33。。。选择含砷地下水取水构筑物，刮取取水井管管壁附着物或井内底部沉积物，将所述的附着物或沉积物用无菌水制备悬浊液，用无菌纱布过滤后，制成菌悬液。As3+氧化细菌接种可以采用两种方法接种，第一种方法关闭滤池出水阀门，取细菌菌悬液，在滤层无水条件下直接加至滤层表面，然后直接进原水使液面达到载体滤层表面高度，关闭原水，打开滤池出水阀门放空滤池，该过程目的是通过原水水流作用使细菌渗透至滤层内部，重复上述操作三次。然后进入细菌培养驯化过程。 第二种方法将细菌菌悬液通过离心或沉淀获得浓度不小于IO8个/mL细菌浓缩液。通过细菌固定化包埋技术，将高浓度菌体进行包埋固定，并且通过包埋过程同滤层载体填料共同制成活性载体填料，将这种具有生物活性的载体填料直接装填滤池。然后直接进入下一步的细菌驯化过程。细菌培养驯化上述接种过程完成之后，连续通入原水，流量为设计流量10%-50%，进行细菌适应性驯化和增值培养过程，通过取样化验监测As3+氧化量。随着As3+氧化率的不断提闻逐步提闻原水进水流量(例氧化率提闻10%相应原水进水量也提闻10%),直至达到设计流量，此时认为细菌培养完成。此处所指驯化为，原水As3+单位时间内进入滤池总量负荷在保证出水As3+能够氧化条件下的As3+单位时间内进入滤池总量逐渐增加的过程。生物氧化滤池的稳定性维护过程，As3+生物氧化滤池，除具有对As3+较强的氧化性能，同时对于原水杂质(悬浮物)具有较好的过滤性能，另外，生物滤池中的细菌也存在着死亡和更新过程，这些细菌残体、代谢废物和被截滤下来的悬浮物，长期留存在滤层中对于反应体系的稳定和平衡影响较大。采用滤池定期反冲洗方式对本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水中As3+高效生物氧化方法，其特征在于步骤如下：（1）生物氧化滤池的建立；生物氧化滤池滤层载体填料采用无机亲水矿物材料，或者采用高分子亲水纤维或颗粒材料；原水适应范围，pH：6.0？8.0；温度：12～33℃，原水为含As3+水；（2）As3+氧化细菌接种；选择含砷地下水取水构筑物，刮取取水井管管壁附着物或井内底部沉积物，将所述的附着物或沉积物用无菌水制备悬浊液，用无菌纱布过滤后，制成菌悬液然后进行As3+氧化细菌接种；As3+氧化细菌接种采用以下两种方法之一接种：第一种方法：关闭滤池出水阀门，取菌悬液，在滤层无水条件下直接加至滤层表面，然后直接进原水使液面达到载体滤层表面高度，关闭原水，打开滤池出水阀门放空滤池，通过原水水流作用使细菌渗透至滤层内部，重复上述操作三次以上；第二种方法：将菌悬液通过离心或沉淀获得浓度不小于108个/mL的细菌浓缩液；通过细菌固定化包埋技术，同滤层载体填料共同制成活性载体填料，将这种活性载体填料直接装填滤池；（3）As3+氧化细菌接种后进入细菌培养驯化过程：细菌培养驯化：连续通入原水，起始流量要小于设计流量的50%，通过取样化验监测As3+氧化量；随着As3+氧化率的不断提高逐步提高原水进水流量直至达到设计流量，此时认为细菌培养驯化完成；即驯化过程为原水As3+单位时间内进入滤池总量负荷在保证出水As3+能够氧化条件下的As3+单位时间内进入滤池总量逐渐增加的过程；（4）含As3+原水经曝气充氧，溶解氧DO控制在4？5mg/L，通入上述培养驯化完成的生物氧化滤池，将As3+氧化成为As5+；（5）利用滤池反冲洗过程实现细菌残体和游离细菌清除，保持生物滤池的生物量平衡；采用滤池定期反冲洗方式对滤层进行清洗更新；反冲洗强度根据不同载体介质性质反冲洗强度不同，石英砂、矿物类介质载体填料反冲洗强度在10？14L/m2.s，高分子颗粒或纤维填料反冲洗强度在6？8L/m2.s范围，反冲洗膨胀高度控制在20%以内；反冲洗历时为3？6min。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏，杜强强，吴宣，顾运，梅青，陶幕翔，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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