·FeO为主的钝化膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业废水处理技术领域，尤其涉及一种脱除生物海绵铁表层以Fe2O3.FeO为主的钝化膜的方法。
【背景技术】
[0002]海绵铁是由纯铁和Fe3C及一些杂质组成的合金，具有含铁量高、多孔质轻、易于加工使用的特点。海绵体中的铁与Fe3C及其它杂质在电解质溶液中能形成腐蚀原电池，在中性或偏酸性的环境中，会发生化学腐蚀，通过电极反应生成Fe2+。微生物参与条件下，会加速海绵铁的这种电化学腐蚀速度。在此过程中产生的Fe2+又会刺激铁氧化菌的生长。铁氧化菌与Fe2+反应时，会发生称之为类Fenton的强氧化作用，大大提高生化反应器的处理能力，同时Fe2+会进一步氧化生成Fe 3+。
[0003]基于海绵铁优越的物理化学性能，本发明人以海绵铁为生物载体填料，采用吸附的方法通过人工接种活性污泥形成具有更大活性的生物海绵铁。并海绵铁特殊的海绵状立体结构，为微生物的富集生长提供充足的空间，并为生化反应器中各种好氧、兼氧及厌氧微生物的协同共生提供良好的“微环境”。在此环境中，会生长出大量铁氧化菌与产生的Fe2+及时发生反应，同时在靠近海绵体表面的厌氧环境中还回生长出铁还原菌。
[0004]生物海绵铁是一种与铁碳微电解设备有着本质区别的生物强化型反应器，在实际中有着广泛的应用前景。在实际应用中，装有生物海绵铁填料的反应器随着反应时间的延长，生成的Fe3+会有部分沉积在生物海绵铁表面，形成以Fe 203.FeO为主要成分的钝化膜，结果会减缓生物海绵铁微电解反应的进行，导致Fe2+溶出速率不断下降，进而影响生化反应器的处理效果。所以，消除生物海绵铁表面的钝化膜，是生物海绵铁反应器稳定运行的必要条件。
[0005]消除生物海绵铁表面的钝化膜，最简单的方法是将生物海绵铁取出，用机械的方法清除，但此方法劳动量太大、效果也不好，无法在实际过程中应用；用酸清洗效果可行，但会破坏微生物的活性。
[0006]铁还原菌在厌氧环境中，能以有机物为电子供体，将Fe3+还原为Fe 2+，使不溶性的Fe2O3.FeO钝化膜溶解，恢复生物海绵铁的反应能力。铁还原菌本身存在于生物海绵铁表面，在厌氧条件下会大量生长，此反应过程中所需要的有机物，可以是原水中的有机污染物质，也可以从丰富的生物膜中获取。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种操作简便，成本较低、高效的脱除生物海绵铁表层以Fe2O3.FeO为主的钝化膜的方法。
[0008]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0009]一种脱除生物海绵铁表层以Fe2O3.FeO为主的钝化膜的方法，该方法包括如下步骤:
[0010]I)采用直径为5.5cm，高50cm的有机玻璃柱作为反应器，该反应器内部均匀装填有体积比例为3: I的有机多孔载体和生物海绵铁，采用鼓风曝气装置进行持续曝气，控制溶解氧2-3mg/l ；
[0011]2)反应器中的进水采用化粪池出水，控制反应器内水力逆流运行停留时间为8h，同时监测进出水TP的变化；
[0012]3)待反应器的出水TP浓度超过lmg/1时，关闭反应器中的曝气装置，使反应器处于厌氧状态；
[0013]4)在反应器中的生物海绵体载体处于淹没状态时，持续5d的时间减小或持续3d的时间关闭发生海绵铁钝化的生物海绵铁反应器中的进水，停止反应器的运行，第一次海绵铁钝化膜再生反应结束；
[0014]5)反应器开始进水、曝气、常运行，第一次再生反应中所释放出溶于水中钝化膜被连续排出反应器外，然后重复上述的第一次再生的反应步骤一遍，再生反应完成。
[0015]进一步，所述的重复再生开始和所述的第一次再生反应结束的中间间隔的好氧运行时间不超过2h ；
[0016]优选地，所述的反应器的反应池中的水温控制在常温状态；
[0017]更优选地，所述的海绵铁反应器的反应池中的pH控制在6-9。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0019]1、本发明所述方法的原理是利用生物海绵铁表面存在的铁还原菌，将Fe203.FeO为主的钝化膜中的Fe3+还原为Fe2+，使不溶性的Fe203 -FeO钝化膜溶解，恢复生物海绵铁的反应能力，恢复再生的时间短，处理的效果高；
[0020]2、本发明中铁还原菌还原Fe3+过程中所需的有机物，可以是原水中的有机污染物质，也可以从丰富的生物膜中获取，成本低廉，节约了操作的程序；
[0021]3.本发明所述方法为关闭发生海绵铁钝化的生物海绵铁反应器中的曝气装置，使反应器处于厌氧状态；减小(此状态维持4-5d左右时)或关闭(此状态维持3d以内时)发生海绵铁钝化的生物海绵铁反应器中的进水，停止反应器的运行；3-5d后，开始进水、曝气，反应器正常运行即可，所释放出溶于水中钝化膜被连续排出生物海绵铁反应器，操作极为简便；
[0022]4.本发明所述方法中通过两次连续再生过程，可以合理控制再生时间与再生程度，保证反应器的高效运行。
【具体实施方式】
[0023]以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0024]实施例1
[0025]一种脱除生物海绵铁表层以Fe2O3.FeO为主的钝化膜的方法，该方法包括如下步骤:
[0026]I)采用直径为5.5cm，高50cm的有机玻璃柱作为反应器，该反应器内部均匀装填有体积比例为3: I的有机多孔载体和生物海绵铁，采用鼓风曝气装置进行持续曝气，控制溶解氧3mg/l ；
[0027]2)反应器中的进水采用化粪池出水，控制反应器内水力逆流运行停留时间为8h，同时监测进出水TP的变化；
[0028]3)待反应器的出水TP浓度超过lmg/1时，关闭反应器中的曝气装置，使反应器处于厌氧状态；
[0029]4)在反应器中的生物海绵体载体处于淹没状态时，持续5d的时间减小发生海绵铁钝化的生物海绵铁反应器中的进水，停止反应器的运行，第一次海绵铁钝化膜再生反应结束；
[0030]5)反应器开始进水、曝气、常运行，第一次再生反应中所释放出溶于水中钝化膜被连续排出反应器外，然后重复上述的第一次再生的反应步骤一遍，再生反应完成。
[0031]实验结果:
[0032]在进水TP为6?8mg/l条件下，出水TP < lmg/1，运行一个月后，出水TP超过lmg/1，再生5d后继续运行，出水TP又恢复到< lmg/1，如此反复3个月结果一样，再生效果良好。
[0033]实施例2:
[0034]一种脱除生物海绵铁表层以Fe2O3.FeO为主的钝化膜的方法，该方法包括如下步骤:
[0035]I)采用直径为5.5cm，高50cm的有机玻璃柱作为反应器，该反应器内部均匀装填有体积比例为3: I的有机多孔载体和生物海绵铁，采用鼓风曝气装置进行持续曝气，控制溶解氧2mg/l ；
[0036]2)反应器中的进水采用化粪池出水，控制反应器内水力逆流运行停留时间为8h，同时监测进出水TP的变化；
[0037]3)待反应器的出水TP浓度超过lmg/1时，关闭反应器中的曝气装置，使反应器处于厌氧状态；
[0038]4)在反应器中的生物海绵体载体处于淹没状态时，持续3d的时间关闭发生海绵铁钝化的生物海绵铁反应器中的进水，停止反应器的运行，第一次海绵铁钝化膜再生反应结束；
[0039]5)反应器开始进水、曝气、常运行，第一次再生反应中所释放出溶于水中钝化膜被连续排出反应器外，然后重复上述的第一次再生的反应步骤一遍，再生反应完成。
[0040]实验结果:
[0041]在进水TP为2.5?4.5mg/l条件下，出水TP < 0.5mg/l，运行40d后，出水TP超过0.5mg/l，再生3d后继续运行，出水TP又恢复到< 0.5mg/l，如此反复4个月结果一样，再生效果明显。
[0042]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种脱除生物海绵铁表层以Fe 203.FeO为主的钝化膜的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 1)采用直径为5.5cm,高50cm的有机玻璃柱作为反应器，该反应器内部均匀装填有体积比例为3: I的有机多孔载体和生物海绵铁，采用鼓风曝气装置进行持续曝气，控制溶解氧 2-3mg/1 ； 2)所述的反应器中的进水采用化粪池出水，控制所述的反应器内水力逆流运行停留时间为8h，同时监测进出水TP的变化； 3)待所述的反应器的出水TP浓度超过lmg/1时，关闭反应器中的曝气装置，使所述的反应器处于厌氧状态； 4)在所述的反应器中的生物海绵体载体处于淹没状态时，持续5d的时间减小或持续3d的时间关闭发生海绵铁钝化的生物海绵铁反应器中的进水，停止反应器的运行，第一次生物海绵铁钝化膜再生反应结束； 5)所述的反应器开始进水、曝气、常运行，第一次再生反应中所释放出溶于水中钝化膜被连续排出反应器外，然后重复上述的第一次再生的反应步骤一遍，再生反应完成。
2.根据权利要求1所述的脱除生物海绵铁表层以Fe203.FeO为主的钝化膜的方法，其特征在于，所述的重复再生开始和所述的第一次再生反应结束的中间间隔的好氧运行时间不超过2h。
3.根据权利要求1所述的脱除生物海绵铁填料表层以Fe203.FeO为主的钝化膜的方法，其特征在于，所述的反应器的反应池中的水温控制在常温状态。
4.根据权利要求1所述的脱除生物海绵铁填料表层以Fe203.FeO为主的钝化膜的方法，其特征在于，所述的海绵铁反应器的反应池中的pH控制在6-9。
【专利摘要】本发明涉及一种脱除生物海绵铁表层以Fe2O3·FeO为主的钝化膜的方法，属于工业废水处理技术领域，其步骤为：反应器内部装填有体积比例为3∶1的有机多孔载体和生物海绵铁，持续曝气，控制溶解氧2-3mg/l；反应器中的进水采用化粪池出水，控制反应器内水力逆流运行停留时间为8h，同时监测进出水TP的变化；待反应器的出水TP浓度超过1mg/l时，关闭反应器中的曝气装置，使反应器处于厌氧状态；在反应器中的生物海绵体载体处于淹没状态时，持续5d的时间减小或持续3d的时间关闭发生海绵铁钝化的生物海绵铁反应器中的进水，停止反应器的运行；反应器开始进水、曝气、运行，重复上述过程一次。该方法操作简便，成本较低、运行处理效果高。
【IPC分类】C02F3-34, C02F3-30
【公开号】CN104743678
【申请号】CN201510108562
【发明人】李 杰, 李文譞
【申请人】兰州交通大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月12日