一种利用高锰酸钾改性好氧颗粒污泥处理染料废水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用高锰酸钾改性好氧颗粒污泥，制备染料废水吸附剂的方法，属于染料废水处理及废物回收利用领域。
【背景技术】
[0002]据统计，我国每年排放的污水中工业污水占51%，而纺织印染行业污水排放量占总工业废水排放量的35%，印染废水已成为我国当前最主要的水体污染源之一。同时印染废水具有成分复杂、色度大、有机毒物含量高、水质水量变动大、可生化性能差等特点，一直是污水处理领域的顽疾。传统的印染废水的处理方法有物理法、化学法、物理化学法、生物化学法等，而物理法中最常用的是活性炭吸附法。但活性炭微孔多、大中孔不足、亲水性强，限制了大分子及疏水性染料的内扩散，对这类物质的脱色效果较差，且再生困难，成本高，一般应用于浓度较低的染料废水处理或深度处理。
[0003]与传统的活性污泥相比，好氧颗粒污泥具有沉降速度快，污泥浓度高，生物活性强以及微生物种类多等优势，具有较大的发展潜力，近年来得到越来越多的关注，也成为目前应用最为广泛的污水处理技术之一。好氧颗粒污泥是微生物依靠自身的絮凝作用结合而成的特殊的生物聚合体，表面具有很多功能键，用扫描电镜观察颗粒污泥表面，经常可以发现许多空隙和洞穴，这些空隙和洞穴被认为是基质传递的通道，气体也可经此输送出去。所以有研宄者将好氧颗粒污泥干燥制成吸附剂，吸附如Pb2+、Cu2+、Cr2+等离子，吸附效果较好，且具有较高的解析能力。好氧、厌氧颗粒污泥以及污水处理厂废弃污泥经过黄原酸化后对Cu2+有较高的吸附性能，最大吸附量为142.9mg/g ;钙化好氧颗粒污泥对Pb 2+、Cu2+、Cr2+的吸附量分别为173.3mg/g、58.39mg/g、168.9mg/g ;黑色好氧颗粒污泥对孔雀绿模拟染料废水最大吸附量为52.63mg/g.VSS,吸附性能良好。干燥好氧颗粒污泥对重金属离子的吸附作用已得到验证，而其对染料废水的吸附研宄较少且处于初步试验阶段。同时高锰酸钾等氧化法对大多数染料的脱色效果显著，而干燥好氧颗粒污泥对染料废水也有很强的吸附性能，若能把两者的优势集中起来，利用高锰酸钾改性好氧颗粒污泥制成高效吸附剂，不仅原料易得、价格低廉、操作简单，而且是染料废水处理方法的新探索，具有很高的研宄价值。
[0004]本发明以实际孔雀绿染料废水为例，常温条件下，取5?150mg/L范围内的实际染料废水250mL，pH为7.3，加入改性后的好氧颗粒污泥0.6g/L，搅拌吸附60min，染料去除率均在95 %以上。与常规处理方法相比，具有很大的发展潜力。
【发明内容】
[0005]本发明是针对当前染料废水处理困难，现有吸附剂成本高、吸附及解析困难、操作繁琐等现象提出的一种低成本、高效率、易操作的染料废水吸附剂制作方法，即通过高锰酸钾改性好氧颗粒污泥制成成本低廉的染料废水吸附剂。以此吸附剂来净化印染废水，达到经济高效处理印染废水的目的。本发明所采用的颗粒污泥为普通好氧颗粒污泥。
[0006]利用高锰酸钾改性好氧颗粒污泥制成染料废水吸附剂的方法，包括以下具体步骤:
[0007]a、取一定质量的好氧颗粒污泥，(挥发性悬浮固体浓度VSS与总悬浮固体浓度SS比值在0.75?0.79)用去离子水清洗4?5次，在转速为4500?5000r/min的条件下离心I?3min，然后在100?120°C下的恒温鼓风干燥箱中干燥20h，颗粒污泥含水率为1%?10% ；
[0008]b、将a中所述的好氧颗粒污泥冷却，用分子筛筛选出粒径在0.5?1.5mm的好氧颗粒污泥；
[0009]c、向每克b中所述的好氧颗粒污泥加入1mL浓度为0.lmol/L的高锰酸钾溶液，并置于100°C的摇床沸水浴中振荡沸腾30min ;
[0010]d、冷却c所述的好氧颗粒污泥，并在4500?5000r/min的条件下离心I?3min，收集该好氧颗粒污泥，用去离子水反复清洗至中性，然后置于100?120°C的恒温鼓风干燥箱中干燥20h，颗粒污泥含水率为1%?10% ；
[0011]用制得的好氧颗粒污泥处理模拟染料废水，测定处理前后染料废水的去除率及脱色率。吸附量及去除率见公式(I) (2)
[0012]Qt= (C 0-Ct) *V/m ⑴
[0013]Wt= (Ctl-Ct)/C。⑵
[0014]公式中Qt为t时刻好氧颗粒污泥的吸附容量mg/g ；C jP C t分别为染料的初始浓度和t时刻的浓度mg/L ；V为溶液的体积mL ；m为吸附剂的质量mg。
[0015]本发明使用的好氧颗粒污泥，不仅原料易得，而且属于资源的重复利用，有利于环境的可持续发展。再利用高锰酸钾加以改性用来处理染料废水，更加经济高效，且操作简单，便于控制，是新型吸附剂的有效探索。
【附图说明】
[0016]图1为SBR培养的好氧颗粒污泥镜检照片
[0017]图2为不同pH对去除率的影响
[0018]图3为不同颗粒污泥投加量对去除率的影响
【具体实施方式】
[0019]实施案例I
[0020]取一定质量的好氧颗粒污泥，用去离子水清洗4?5次，在转速为4500?5000r/min的条件下离心I?3min，然后在100?120°C下的恒温鼓风干燥箱中干燥20h，颗粒污泥含水率为1%?10%;将上述的好氧颗粒污泥冷却，用分子筛筛选出粒径在0.5?1.5mm的好氧颗粒污泥；向上述的好氧颗粒污泥加入1mL浓度为0.lmol/L的高锰酸钾溶液，并置于100°C的摇床沸水浴中振荡沸腾30min ;冷却所得好氧颗粒污泥，并在4500?5000r/min的条件下离心I?3min，收集该好氧颗粒污泥，用去离子水反复清洗至中性，然后置于100?120°C的恒温鼓风干燥箱中干燥20h，颗粒污泥含水率为1%?10%。
[0021]用上述好氧颗粒污泥处理初始浓度为150mg/L的孔雀绿模拟染料废水。具体步骤为(I)取5个500mL的锥形瓶，分别加入250mL的孔雀绿模拟染料废水；(2)分别向步骤(I)中的锥形瓶中加入改性后的好氧颗粒污泥量为0.6g/L; (3)调节各锥形瓶中的pH为1、3、5、7、9 ;(4)在25±1°C的恒温水域中振荡反应，直至取样前后的染料去除率相差0.5±0.0l时，反应停止。测定水样的吸光度。结果表明在初始PH值为7的情况下去除效果最好，去除率最尚为98.46 %，最大吸附量为73.84mg/g，而pH为I的情况下，好氧颗粒污泥表面的性状已经发生变化，去除率仅为0.53%。
[0022]实施案例2
[0023]与实施案例I的不同之处在于用处理后的好氧颗粒污泥处理浓度为50mg/L的实际孔雀绿染料废水。具体步骤为(I)取1300mL的染料废水，调节pH为7.3 ； (2)向5个500mL的锥形瓶中各加入250mL的上述废水；(3)分别向步骤⑵中的锥形瓶中加入50、100、150、200、250mg的好氧颗粒污泥；(4)在25土 1°C的恒温水域中振荡反应，直至取样前后的染料去除率相差0.5±0.01时，反应停止。测定水样的吸光度。结果表明在颗粒污泥初始投加量为150mg(0.6g/L)时，处理效果最好，去除率达到98.95%，最大吸附量为82.47mg/g，且观察发现，颗粒污泥投加量越大，达到吸附平衡的时间越短。
【主权项】
1.一种利用高锰酸钾改性好氧颗粒污泥处理染料废水的方法，包括以下步骤: (1)取好氧颗粒污泥，用去离子水清洗4?5次，离心，然后在100?120°C下的恒温鼓风干燥箱中干燥20h ; (2)将步骤(I)中的好氧颗粒污泥冷却，用分子筛筛选出粒径在0.5?1.5mm的好氧颗粒污泥； (3)向每克步骤(2)中的好氧颗粒污泥加入1mL浓度为0.lmol/L的高锰酸钾溶液，并置于摇床沸水浴中振荡沸腾30min ; (4)冷却并离心收集步骤(3)中的好氧颗粒污泥，用去离子水反复清洗至中性，然后置于100?120°C的鼓风干燥箱中干燥20h ； (5)对步骤(4)的好氧颗粒污泥密封保存，备用。
2.根据权利要求1所述的一种利用高锰酸钾改性好氧颗粒污泥处理染料废水的方法，其特征在于步骤(I)和步骤(4)中离心条件为4500?5000r/min，离心时间为I?3min。
3.根据权利要求1所述的一种利用高锰酸钾改性好氧颗粒污泥处理染料废水的方法，其特征在于步骤(I)和步骤(4)中的干燥后好氧颗粒污泥含水率为1%?10%。
4.使用权利要求1所制备的好氧颗粒污泥处理染料废水的方法，其特征在于包括以下步骤:常温下取浓度在5?150mg/L范围内的染料废水；在pH范围7?8，好氧颗粒污泥投加量为0.6g/L条件下振荡反应60min。
【专利摘要】一种利用高锰酸钾改性好氧颗粒污泥处理染料废水的方法，属于染料废水处理和废物再利用领域。本发明以废弃的好氧颗粒污泥为原料制备吸附剂，处理染料废水，具有原料易得、便于操作、经济高效的优点，同时是废弃污泥循环利用的新探索。用改性后的好氧颗粒污泥处理染料废水，在适当的条件下，去除率均能达到很高水平。以孔雀绿模拟染料废水作为案例，在25±1℃，pH为7-8，好氧颗粒污泥投加量为0.6g/L的条件下，去除率最高达到98.95％。当在常温下处理浓度在5～150mg/L的实际孔雀绿染料废水，pH为7-8，颗粒污泥投加量为0.6g/L的条件下，染料去除率均在95％以上。
【IPC分类】B01J20-00, C02F103-30, C02F1-28
【公开号】CN104528864
【申请号】CN201410771603
【发明人】彭永臻, 王杰, 杨雄, 王淑莹
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月14日