[发明专利]一种去除水中Cr(VI)的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种利用天然铁矿石和微生物联合去除水中Cr(VI)的方法。

背景技术

生产和生活过程中排放的各种污染物通过各种途径进入环境，严重污染了大气、土壤、地下水和地表水系统，严重威胁着人类的健康生活。其中Cr(VI)是地下水、土壤和地表水体中普遍存在的优先污染物之一，尤其是在电镀、制革行业废水中含有大量的Cr(VI)。

Cr(VI)、总铬为《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的第一类污染物，其最高允许排放质量浓度分别为0.5mg/L和1.5mg/L。Cr(VI)是国际抗癌研究中心和美国毒理学组织公布的致癌物，具有明显的致癌作用，常接触大剂量Cr(VI)会引起接触部位的溃疡或造成不良反应。摄入过量的Cr(VI)会引起肾脏和肝脏受损、恶心、胃肠道刺激、胃溃疡、痉挛甚至死亡。Cr(VI)还会进入DNA遗传给下一代。据试验，水中含铬1mg/L时，可刺激作物生长，1～10mg/L时会使作物生长缓慢，到100mg/L时作物停止生长，濒于死亡。废水中含铬化合物时，会降低废水生物处理的效率。

近年来，已发现多种微生物具有较好的耐铬性，并能在厌氧状态下将剧毒的Cr(VI)还原成相对低毒的Cr(III)。这使得使用微生物法处理含铬废水因具投资小、运行费用低、无二次污染等优点，越来越受到人们的关注。根据所用微生物的生长状态不同，目前微生物法可分为失活微生物体吸附法和活体微生物法两类。失活微生物体吸附法是指利用非生物活性微生物的化学结构及成分特性，先吸附废水中的Cr(VI)离子，再分离去除Cr(VI)的方法，目前已发现霉菌、酵母菌、藻类、细菌等多种微生物具有吸附去除能力。活体微生物法是使用处于生长状态的微生物处理含Cr(VI)废水的方法。与前述方法中微生物仅能吸附Cr(VI)相比，活体微生物对Cr(VI)不仅具有吸附作用，还具有酶的催化转化作用、代谢产物的还原作用、絮凝作用和沉淀作用等多种对Cr(VI)的去除途径。

但是，微生物法也存在其不足，如功能细菌还原能力低，易受高浓度Cr(VI)的毒害，废水中共存的阴阳离子影响微生物的Cr(VI)还原能力，多余微生物需灭菌后再向环境排放，否则会造成细菌性二次污染等。

此外，对Cr(VI)处理的研究中，也有使用铁矿石去除的方法。使用黄铁矿、褐铁矿、磁黄铁矿等处理Cr(VI)的方法也多见报道。该方法为化学处理方法，铁矿石一次使用后需抛弃处理，不能循环使用。

以上研究虽然均能够有效地去除Cr(VI)污染，但仍面临着以下挑战：

(1)微生物直接还原Cr(VI)的反应效率较低；

(2)使用的微生物均为特种微生物，需特别驯化和分离，并需特殊条件下培养，分离复杂，培养条件苛刻；

(3)添加的Fe(OH)₃等化学物质为实验室制备而成，价格较高；

(4)天然铁矿石直接去除所使用的铁矿石只能一次性使用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种天然铁矿石和微生物联合去除水中Cr(VI)的方法。

本发明方法包括驯化微生物和处理应用。

驯化微生物的具体方法是：

(1)取得城市生活污水处理厂的厌氧消化污泥，沉降1～3小时；

(2)沉降后的污泥在通入氮气保持厌氧环境的条件下加入微生物营养液，形成混合液；污泥与微生物营养液的体积比为1：10～25；

所述的微生物营养液配方为：每升微生物营养液含C₂H₃O₂Na2800mg、Na₂HPO₄·12H₂O1500mg、KH₂PO₄950mg、NaNO₃1000mg、Na₂SO₃70mg、MgSO₄100mg、EDTA3mg、微量元素溶液20ml，其余为蒸馏水；

所述的微量元素溶液每升中含CaCl₂200mg、MnSO₄50mg、Na₂MoO₄10mg、CuSO₄·5H₂O10mg，其余为蒸馏水；

(3)向混合液中添加含Cr(VI)溶液，对微生物进行驯化，其中每3～5天倒出混合液中的上清液，然后加入与上清液同体积的微生物营养液和同质量的Cr(VI)；