[发明专利]复合型重金属Cu2+螯合剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别是一种复合型重金属Cu²⁺螯合剂及其应用。

背景技术

随着近年来城市化进程的加快和工业的迅猛发展，城市污水污染程度加深，污水处理受到越来越多得关注。目前城市污水处理多采用生物处理工艺，以使用活性污泥法处理城市污水最为广泛。活性污泥法主要包括AAO工艺、UCT工艺、MUCT工艺、SBR工艺和氧化沟工艺等。氨氮和总氮的含量是水污染检测的重要评判标准，根据我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》的相关规定，一级B排放标准为氨氮8mg/L，总氮20mg/L；一级A排放标准为氨氮5mg/L，总氮15mg/L。AAO、UCT和MUCT工艺都设有厌氧池、缺氧池和好氧池，并伴有污泥回流，以提高污水中总氮的去除率；SBR工艺和氧化沟工艺则加强好氧曝气，同样可以有效去除污水中的总氮。

然而随着工业化进程以及工业尾水的并入排放，越来越多得重金属离子进入城市污水系统，导致城市污水生物处理系统发生不同程度的失稳现象。Cu²⁺是城市污水中最常出现的重金属，微量的Cu²⁺离子虽然对污水生物处理没有明显的危害，但是瞬时1~2mg/L的Cu²⁺离子冲击容易导致污水生物处理系统失稳，对生物总氮去除产生抑制作用，总氮去除效果变差，出水水质难以达标。当更高浓度的Cu²⁺离子冲击系统时，将会对活性污泥造成不可逆的破坏，生物总氮去除能力可能丧失并难以自我恢复。

目前，针对生物总氮去除能力受到Cu²⁺离子抑制后的恢复、消除方法鲜有报道，“铜离子的持续负荷对活性污泥生物硝化活性的影响”（张宏扬等，环境科学学报，2014)一文仅研究了Cu²⁺离子对活性污泥硝化活性短期和长期的影响;“低浓度Cr（Ⅵ）对颗粒化强化生物除磷（EBPR）系统的影响及系统恢复研究”（苏斌等，环境科学学报，2013）一文提出以低浓度Cr的促进活性污泥系统受重金属离子毒害后的恢复方法，但是该方法仅局限于系统的自我恢复，恢复时间长，效果差，且无法有效消除重金属的毒性。

金属螯合剂与金属离子具有强结合作用，可将金属离子包合到螯合剂内部，变成稳定的，分子量更大的化合物，从而阻止金属离子起作用，因此可用于降解重金属离子污染。如“螯合剂和生物表面活性剂对Cu、Pb 污染塿土的淋洗修复”（刘霞等，环境科学学报，2013，）一文公开了金属螯合剂在土壤的淋洗修复的应用；而申请号为：201310092162.8，发明名称为“一种复合型重金属螯合剂的制备方法”则公开了复合型重金属螯合剂在重金属废水的处理中的应用；然而现有的螯合剂制备方法复杂，且其成分中二硫化碳，二硫化碳对活性污泥的毒害较大，微生物难以在这些螯合剂中保持活性，因此现有金属螯合剂仅能应用于土壤的淋洗或者高浓度重金属废水处理，无法应用于城市生物污水处理中。目前，利用金属螯合剂消除重金属离子Cu²⁺对生物总氮去除的抑制作用，减少出水总氮含量，尚未见报道。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种复合型重金属Cu²⁺螯合剂，可以有效消除Cu²⁺对生物总氮去除的抑制作用，还可以减弱Cu²⁺离子对污水生物处理系统的冲击，提高活性污泥的沉降性，有助于污泥形成良好的菌胶团结构，本发明是这样实现的：

一种复合型重金属Cu²⁺螯合剂，其是通过如下方法制备的：

（a）将质量比为依次为2:1:1的乙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸和乙二胺二琥珀酸混合，获得多羧基氨基酸溶液，调节溶液浓度为300-350mg/L；

（b）将膨润土、多羧基氨基酸溶液和浓度为150mg/L的磷酸三钠溶液混合，以100rpm的转速搅拌6h，然后调节溶液pH至中性；

所述膨润土与多羧基氨基酸溶液的质量体积比为1:40；

所述膨润土与磷酸三钠溶液的质量体积比为1:2-3；

（c）将步骤b获得的混合溶液以60℃烘干，即获得所述复合型重金属Cu²⁺螯合剂。

进一步，本发明中，步骤b所述的膨润土颗粒径不大于200目。

如本发明所述复合型重金属Cu²⁺螯合剂在污水处理中的应用。