本发明涉及高效生物絮凝剂的制备方法及其在洗砂废水处理上的应用。
背景技术：
随着我国的经济社会发展，洗砂废水排放问题日趋显著，特别是工业石英纯化废水已成为废水排放问题的重难点。洗砂废水主要含有大量的铁、镍、铬、锰等重金属，是具有高色度、可生化性差、处理难度大等特点的酸性废水。若将此洗砂废水排放到环境中，势必对环境中水体造成不同程度的污染，对水环境带来很多危害，也会对人们的生存环境也带来负面影响。
絮凝过程是目前国内外众多水处理工艺中应用最广泛、最普遍操作方式之一，是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、最终出水水质和费用；而絮凝剂的选择，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。
目前的铁基絮凝剂大多数是用化学氧化法来制备，存在强氧化剂用量大、反应条件难度大、成本高、有二次污染等缺陷，限制了其在废水处理中的应用，而生物絮凝剂则具有高效、安全等特点。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种高效生物絮凝剂的制备方法，还涉及了该高效生物絮凝剂在洗砂废水处理上的应用。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：高效生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制第一类9k培养基和第二类9k培养基：
第一类9k培养基的配制过程：称取七水合硫酸亚铁44.78g、硫酸铵3.0g、氯化钾0.1g、磷酸氢二钾0.5g、硫酸镁0.5g、硝酸钙0.01g溶解于1l蒸馏水中，搅拌形成第一类9k培养基；第二类9k培养基的配制过程：称取七水合硫酸亚铁222.39g、硫酸铵0.5g、氯化钾0.1g、磷酸氢二钾0.5g、硫酸镁0.5g溶解于1l蒸馏水中，搅拌形成第二类9k培养基；
(2)对氧化亚铁硫杆菌的分离富集：
将10ml的氧化亚铁硫杆菌的原始菌液加入到100ml的第一类9k培养基中，并调节ph至2.0，在30℃、100r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第一类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到富集程度高的氧化亚铁硫杆菌；
(3)制备生物强氧化剂：
将步骤(2)得到的氧化亚铁硫杆菌加入到ph调至1.5的第一类9k培养基中，当液体颜色由草绿色变为黄色后，将其转接到新鲜的且ph调至1.5的第一类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到生物强氧化剂；
(4)制备高效生物絮凝剂：
取步骤(3)得到的生物强氧化剂5-15ml加入到100ml的第二类9k培养基中，并调节ph为1-2，在30-40℃、50-150r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第二类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到高效生物絮凝剂。
在上述方案基础上，在制备高效生物絮凝剂的过程中，所取生物强氧化剂为10ml，然后加入到100ml的第二类9k培养基中，并调节ph为1.5，在35℃、100r/min的空气摇床中进行培养。
上述制备方法所制备的高效生物絮凝剂在洗砂废水处理上的应用。
在上述方案基础上，按照高效生物絮凝剂投加量∶洗砂废水量＝1∶50的比例，将高效生物絮凝剂加入洗砂废水中，先以120r/min快速搅拌30s，再以50r/min慢速搅拌20min，然后静置沉淀20min，即可得到处理好的上清液。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明高效生物絮凝剂的制备过程中，选用的氧化剂有别于传统常用的双氧水、次氯酸钠，而是采用经过定向优化的氧化亚铁硫杆菌，用量少、成本低。该生物絮凝剂具有无毒、高效、无二次污染、可自然降解等优势，在去除洗砂废水中的色度、有机物以及金属离子时，具有较好的效果；具有非常广泛的应用前景，对我国的工业水污染处理的发展具有重要意义。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
高效生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制第一类9k培养基和第二类9k培养基：
第一类9k培养基的配制过程：称取七水合硫酸亚铁44.78g、硫酸铵3.0g、氯化钾0.1g、磷酸氢二钾0.5g、硫酸镁0.5g、硝酸钙0.01g溶解于1l蒸馏水中，搅拌形成第一类9k培养基；第二类9k培养基的配制过程：称取七水合硫酸亚铁222.39g、硫酸铵0.5g、氯化钾0.1g、磷酸氢二钾0.5g、硫酸镁0.5g溶解于1l蒸馏水中，搅拌形成第二类9k培养基；
(2)对氧化亚铁硫杆菌的分离富集：
将10ml的氧化亚铁硫杆菌的原始菌液加入到100ml的第一类9k培养基中，并调节ph至2.0，在30℃、100r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第一类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到富集程度高的氧化亚铁硫杆菌；
(3)制备生物强氧化剂：
将步骤(2)得到的氧化亚铁硫杆菌加入到ph调至1.5的第一类9k培养基中，当液体颜色由草绿色变为黄色后，将其转接到新鲜的且ph调至1.5的第一类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到生物强氧化剂；
(4)制备高效生物絮凝剂。
其中，该步骤(4)的制备高效生物絮凝剂可以采用以下任一方案制得：
方案一：
取步骤(3)得到的生物强氧化剂10ml加入到100ml的第二类9k培养基中，并调节ph为1.5，在35℃、100r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第二类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到高效生物絮凝剂。
方案二：
取步骤(3)得到的生物强氧化剂5ml加入到100ml的第二类9k培养基中，并调节ph为1.5，在35℃、100r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第二类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到高效生物絮凝剂。
方案三：
取步骤(3)得到的生物强氧化剂15ml加入到100ml的第二类9k培养基中，并调节ph为1.5，在35℃、100r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第二类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到高效生物絮凝剂。
方案四：
取步骤(3)得到的生物强氧化剂10ml加入到100ml的第二类9k培养基中，并调节ph为1.0，在35℃、100r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第二类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到高效生物絮凝剂。
方案五：
取步骤(3)得到的生物强氧化剂10ml加入到100ml的第二类9k培养基中，并调节ph为2.0，在35℃、100r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第二类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到高效生物絮凝剂。
方案六：
取步骤(3)得到的生物强氧化剂10ml加入到100ml的第二类9k培养基中，并调节ph为1.5，在30℃、100r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第二类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到高效生物絮凝剂。
方案七：
取步骤(3)得到的生物强氧化剂10ml加入到100ml的第二类9k培养基中，并调节ph为1.5，在40℃、100r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第二类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到高效生物絮凝剂。
方案八：
取步骤(3)得到的生物强氧化剂10ml加入到100ml的第二类9k培养基中，并调节ph为1.5，在35℃、50r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第二类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到高效生物絮凝剂。
方案九：
取步骤(3)得到的生物强氧化剂10ml加入到100ml的第二类9k培养基中，并调节ph为1.5，在35℃、150r/min的空气摇床中进行培养，当液体颜色由草绿色变成黄色后，将其转接到新鲜的第二类9k培养基中；如此反复操作若干次，得到高效生物絮凝剂。
采用上述方法在高效生物絮凝剂的制备过程中，选用的氧化剂有别于传统常用的双氧水、次氯酸钠，而是采用经过定向优化的氧化亚铁硫杆菌，用量少、成本低。该生物絮凝剂具有无毒、高效、无二次污染、可自然降解等优势，在去除洗砂废水中的池度、色度、有机物以及金属离子时，具有较好的效果。
本发明还需强调保护的是：由上述方法制备的高效生物絮凝剂在洗砂废水处理上的应用。具体是：按照高效生物絮凝剂投加量∶洗砂废水量＝1∶50的比例，将高效生物絮凝剂加入洗砂废水中，先以120r/min快速搅拌30s，再以50r/min慢速搅拌20min，然后静置沉淀20min，即可得到处理好的上清液。
将上述九中方案制备的高效生物絮凝剂分别应用于处理洗砂废水，可知，本发明制备方法得到的高效生物絮凝剂处理洗砂废水后，脱色率可达97.9～99.2％，ph降低在6-9。这说明该高效生物絮凝剂能够将其ph降低在国家废水排放标准范围内，色度也能从高达1024的数值上降低至国家规定排放标准＜50的范围内。由本发明制备方法得到的高效生物絮凝剂具有非常广泛的应用前景，对我国的工业水污染处理的发展具有重要意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。