[发明专利]生物活化褐煤协同硫酸盐还原菌污泥固定化颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明提供生物活化褐煤协同硫酸盐还原菌污泥固定化颗粒及其制备方法和应用，本发明提供的固定化颗粒可以用于酸性矿山废水中多种金属阳离子及阴离子的还原吸附去除，其制备方法包括如下步骤：1)将聚乙烯醇、海藻酸钠加入水中，溶胀，加热并搅拌至形成无气泡的凝胶；2)将褐煤加入到步骤1)所得凝胶中，搅拌均匀，冷却；3)向步骤2)所得凝胶混合物中加入球红假单胞菌菌液和硫酸盐还原菌污泥，搅拌均匀，将搅匀的混合物制作成颗粒；4)将步骤3)所得颗粒滴入含CaCl₂的pH值为5.0‑7.0的饱和硼酸水溶液中，搅拌下交联；然后用生理盐水冲洗，并吸干表面水分，得到所述生物活化褐煤协同硫酸盐还原菌污泥固定化颗粒。

技术领域

本发明属于水污染控制工程技术领域，特别是涉及一种能有效处理酸性矿山废水中多种毒害严重的重金属离子及难去除阴离子的颗粒材料，具体涉及一种生物活化褐煤协同硫酸盐还原菌污泥固定化颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

工业的迅速发展离不开对矿资源的需求，然而在开采的过程中会产生硫铁矿、尾矿库等，经过多年的风化、淋浴等一系列反应逐渐形成对环境影响较大的酸性矿山废水。酸性矿山废水(AMD)具有低pH值，含有Cu、Zn、Pb、 Fe、Mn、Cr等高浓度的重金属离子及硫酸盐含量高等特点。然而，约占总排放量10％的酸性矿山废水的排放，仅仅只有5％左右能够得到有效处理。若AMD 不经过一系列有效的处理而随意排放，若排入水体，就会使水体失调，进而影响水中动、植物的生长；若进入农田，农作物会吸收AMD中的有毒重金属离子，最终富集至人体内，会导致人体一系列疾病。因此，对AMD进行有效的处理已逐渐成为国内外学者主要研究的热点。

吸附法主要依靠固体吸附剂的表面多孔道或者基团，将目标重金属离子吸附在表面进而达到被去除的目的。目前使用较多的吸附剂种类主要有生物吸附剂(细菌、甘蔗渣、玉米芯、锯末等)和矿物质(膨润土、褐煤、沸石、活性炭等)两大类。因为吸附法的优点较多而被广泛研究，例如操作简单、吸附剂种类较多、吸附剂较易获得且价格低廉、处理效果好等。在厌氧条件下，AMD 中的酸性条件可以为硫酸盐还原菌(SRB)的生长提供较多的电子，SRB充分利用这些电子将SO₄^2-还原成S^2-，其中一部分生成CuS、ZnS、FeS等而去除一部分重金属，但是过酸的条件会影响SRB的活性，此过程SRB必须依靠充足的碳源才会达到去除重金属离子的目的。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种处理酸性矿山废水的生物活化褐煤协同硫酸盐还原菌污泥固定化颗粒及其制备方法和应用，该颗粒可以用于酸性矿山废水中多种金属阳离子及阴离子的还原吸附去除，去除效率高，操作简单易行，具有广泛的工程实际应用前景。

本发明为达到其目的，提供如下技术方案：

本发明一方面提供一种生物活化褐煤协同硫酸盐还原菌污泥固定化颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠加入水中，溶胀20-30h，具体可在室温下进行溶胀；然后在90±5℃条件下加热并搅拌至形成无气泡的凝胶；

2)将褐煤缓缓加入到步骤1)所得凝胶中，搅拌均匀，冷却至37±1℃；

3)向步骤2)所得凝胶混合物中缓慢加入球红假单胞菌菌液和硫酸盐还原菌(SRB)污泥，搅拌均匀，将搅匀的混合物制作成颗粒，例如可以采用注射器制作颗粒，得到大小均一的圆形颗粒；

4)将步骤3)所得颗粒滴入含2wt％-5wt％CaCl₂、pH值为5.0-7.0的饱和硼酸水溶液中，搅拌下交联4h-8h，交联可以在室温下进行；然后取出颗粒，用生理盐水(例如0.9％生理盐水)冲洗，并吸干表面水分，如此重复多次(例如重复冲洗和吸干表水分的操作3次)，得到所述生物活化褐煤协同硫酸盐还原菌污泥固定化颗粒。饱和硼酸水溶液的用量没有特别限制，以能提供交联环境为准。