[发明专利]铁基活性污泥的制取方法及其吸附污水中重金属镉、铜和/或铅的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域。

背景技术

在工业大力发展的今天，许多行业如制革、电镀、采矿以及金属加工的工厂在广泛使用重金属的同时排放出大量严重超标的重金属污水，对水体中的水生生物构成威胁，另外这些重金属还可以经过食物链进行富集，最终危害到人类健康。目前大量学者对污水中重金属的去除进行了广泛研究，提出了许多新的有效的处理方法。如化学沉淀法、吸附法、离子交换法、凝聚法、氧化还原法、膜分离法、反渗透法、电渗透法以及生物法等。其中剩余污泥吸附法作为生物法的一种受到较大的关注。剩余污泥中含有的许多微生物如细菌、真菌等具有较强的吸附能力，可以对重金属有效地进行吸附，溶于水中的金属离子就是通过污泥中某些生物体本身的化学结构及成份特性被吸附，再利用固液两相分离来加以去除。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁基活性污泥对污水中重金属吸附的方法。该方法可以对污水中的镉、铜和铅进行很好的吸附，在吸附污水中重金属的同时还可以对剩余污泥进行再利用，在污水及污泥的处理处置方面有较大意义。

铁基活性污泥的制取方法是按下述步骤进行的：在溶解氧的浓度为2~6 mg/L条件下，将活性污泥投加到生活污水中有氧混合30min，所述活性污泥的投加浓度为2~3g/L，然后投加Fe₂(SO₄)₃继续有氧混合10min，Fe₂(SO₄)₃投加量为60~80mg/L，再静沉20~30min，去除上层清液；得到铁基活性污泥。制取铁基活性污泥同时，对生活污水中各项污染物均有较好的去除，其中COD去除率为70%~75%，SCOD去除率为55%~60%，NH₄⁺-N去除率在20%左右，UV₂₅₄去除率为30%~35%，而TP的去除率则达到90%以上。

铁基活性污泥吸附污水中的重金属镉、铜和/或铅的方法是按下述步骤进行的：将含重金属镉、铜和/或铅污水的pH调节至4~7，然后投加上述方法制备的铁基活性污泥，铁基活性污泥的投加量为2 g/L，在20℃以150~200r/min的速度振荡120~180 min，最后静沉20~30 min；完成对污水中重金属镉、铜和/或铅的吸附。

利用上述得到的铁基活性污泥吸附污水中的重金属镉、铜和/或铅，具体方法为：取质量浓度为2 g/L的铁基活性污泥，用HNO₃（0.1 mol/L，0.01 mol/L）和NaOH（0.1 mol/L，0.01 mol/L）将镉溶液、铜溶液和铅溶液的pH值分别调节至4、5或6，然后将溶液放于恒温调速振荡器中，在20℃以150 rpm的速度振荡120 min，最后静沉30 min。经检测，在此条件下镉、铜和铅的吸附量分别达到28.1 mg/g，34.1 mg/g和46.7 mg/g，表明铁基活性污泥可以作为吸附材料对污水中重金属进行很好地去除。用 Langmuir 方程拟合铁基活性污泥对镉、铜和铅的吸附数据比用Freundlich方程拟合的更为精确，说明镉、铜和铅在铁基活性污泥表面的吸附更倾向于一种单分子层化学吸附。铁基活性污泥吸附镉、铜及铅前后的红外光谱特征变化分析表明，羟基、氨基、酰胺基、羧基是铁基活性污泥的主要官能团。在对三种重金属吸附过程中，对于重金属镉的吸附，羧酸是主要的吸附官能基团，然而除了羧酸，氨基也可能参与了铜和铅的吸附作用。除此之外，–OH也一定程度上参与了三种重金属的吸附作用。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式中铁基活性污泥的制取方法是按下述步骤进行的：在溶解氧的浓度为2~6 mg/L条件下，将活性污泥投加到生活污水中有氧混合30min，所述活性污泥的投加浓度为2~3g/L，然后投加Fe₂(SO₄)₃继续有氧混合10min，Fe₂(SO₄)₃投加量为60~80mg/L，再静沉20~30min，去除上层清液；得到铁基活性污泥。

制取铁基活性污泥同时，对生活污水中各项污染物均有较好的去除，其中COD去除率为70%~75%，SCOD去除率为55%~60%，NH₄⁺-N去除率在20%左右，UV₂₅₄去除率为30%~35%，而TP的去除率则达到90%以上。