[发明专利]一种用于降低矿井水酸度的缓释复合絮凝剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理剂，特别是涉及一种针对酸性矿井水的水处理用絮凝剂。

背景技术

pH值小于5.5的矿井水称为酸性矿井水，是煤炭开采过程中产生的主要水污染物，也是造成矿区水生态环境恶化的因素之一。煤中硫化物的氧化、二价铁离子的氧化是矿井水变酸的主要成因。

目前对于酸性矿井水的主要处理方法包括中和法、人工湿地法、硫化物沉淀法和微生物法。中和法是通过投加石灰石或石灰来中和废水中的氢离子，缺点是成本较高，反应生成的硫酸钙残渣较多，容易造成二次污染；人工湿地法是利用湿地系统中的植物、土壤等对酸性废水中的金属离子进行吸附、过滤，该法操作简单，易于管理，但占地面积大，处理程度易受环境影响，且处理后残余的H₂S会造成大气污染；硫化物沉淀法通过投加硫化物对废水中的金属离子进行选择性沉淀，存在处理成本高，有氧条件下会重新造成环境污染等问题。

微生物法是利用硫酸盐还原菌(SRB)在厌氧条件下将酸性矿井水中的硫酸盐还原为硫化物，生成的硫化物再与废水中的重金属发生反应生成难溶解的金属硫化物。利用微生物法进行矿井水脱硫除铁处理，具有反应条件温和、成本低、能耗低、并且无二次污染等特点，因而受到广泛的关注。

絮凝过程是目前国内外废水处理过程中不可缺少的关键环节。絮凝效果的好坏往往决定了后续流程的运行状况，以及最终的出水水质和处理费用，选择何种絮凝剂，对于提高出水水质、降低制水成本有着重要的技术经济价值。目前广泛使用的化学絮凝剂在生产和使用过程中均表现出一定的生态不安全性，对环境造成二次污染，因此国内外逐渐将目光转向生物领域。

微生物絮凝剂(Microbial flocculant，简称MBF)是一类由微生物产生并分泌到细胞外具有絮凝活性的代谢产物，是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的廉价的水处理剂。

国外对于微生物絮凝剂的研究已很广泛，而国内的研究还处于菌种的筛选阶段，主要存在成本较高、处理功能单一、活性保存困难、难以产业化等缺点。鉴于微生物絮凝剂的局限性，研制成分多样的低成本高效复合型生物絮凝剂(Compound bioflocculant，CBF)成为微生物絮凝剂研究的新方向，这类微生物絮凝剂与其它絮凝剂的复合品可优势互补，增强效能。

CN 101671074A公开了一种用于昭通地区酸性矿井水处理的中和剂及其制备方法，其将云南昭通地区的二叠系茅口白云质灰岩作为矿井水处理的主要成分，取材方便，但没有综合其他环保度更高的微生物法。CN 101935621B公开了一株嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因工程菌及其应用，通过转基因方法将氧化亚铁电子传递链蛋白CYC1基因导入嗜酸氧化亚铁硫杆菌，以提高其氧化Fe²⁺离子的能力，并提到了该菌在处理酸性矿井水上的应用，但其作用相对较为单一，没有配合其他无机方法同步进行矿井水处理。CN 103466842A一种酸性矿井水处理方法是利用有落差的三级处理装置进行矿井水处理，利用粉煤灰、果壳等廉价材料作为过滤材料，可以有效解决矿区的酸性矿井水污染问题，但是该方法投资成本较大，操作步骤也相对繁琐。目前还广泛使用石灰石絮凝剂处理酸性矿井水，但是处理过程中产生的难以沉淀的氢氧化铁、氢氧化亚铁絮状物包覆在石灰颗粒表面，大大降低了中和效率，处理后矿井水的pH值难以达到国家规定的排放要求，且对铁的去除效果较低，沉淀也较多，易造成二次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于降低矿井水酸度的缓释复合絮凝剂，通过微生物和无机复合絮凝的方法，提高酸性矿井水处理的速率和效率。

本发明所述的用于降低矿井水酸度的缓释复合絮凝剂由87～95wt%的无机复合絮凝剂以及5～13wt%的包覆在所述无机复合絮凝剂上的可溶性包覆物构成，其中：

所述的无机复合絮凝剂由40～50质量份微生物碳源、20～35质量份助凝剂及3～10质量份吸附剂混合构成；

所述的可溶性包覆物为拌有微生物菌剂的培养基，其中的微生物菌剂是由脱硫弧菌菌剂、无色硫细菌菌剂和葡糖杆菌菌剂组成的混合菌剂，满足每克包覆物中含有活菌总数6×10⁹～1×10¹¹个，且脱硫弧菌、无色硫细菌和葡糖杆菌的活菌数比为(1～1.5)∶(1～1.5)∶0.5。

本发明所述的无机复合絮凝剂中，所述的微生物碳源为粉煤灰、泥炭、葡萄糖中的一种或几种的任意比例混合物。

所述的助凝剂为CaCl₂与骨胶中的一种或两种的任意比例混合物。