公布日：2023.08.01
申請(qǐng)日：2023.03.13
分類號(hào)：C02F3/34(2023.01)I;C02F3/00(2023.01)N;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種釩污染水體的生物除釩方法。將農(nóng)作物秸稈顆粒與污水廠的剩余污泥的離心沉淀混合攪拌后進(jìn)行馴化培養(yǎng)，并檢測(cè)通入釩污染水后出水的水質(zhì)情況，水質(zhì)穩(wěn)定后生物材料的制備完成；將生物材料與麥飯石顆�；旌虾笸瓿商盍系闹苽洌粚⒋幚淼拟C污染水通入制備的填料中處理，定期檢測(cè)水質(zhì)，出水水質(zhì)穩(wěn)定則實(shí)現(xiàn)了處理目標(biāo)。本發(fā)明將農(nóng)作物秸稈作為底物，供微生物附著，使用污水處理廠的剩余污泥離心沉淀作為接種體，與秸稈進(jìn)行共同培養(yǎng)無(wú)害化處理，獲得秸稈生物材料，并輔以麥飯石，將水環(huán)境中的釩污染有效去除。成本低，效果好，且可持續(xù)性強(qiáng)。
權(quán)利要求書
1.一種釩污染水體的生物除釩方法，其特征在于：包括以下步驟：1）固相碳源的制備：將農(nóng)作物秸稈收割后粉碎、過(guò)篩、清洗，獲得農(nóng)作物秸稈顆粒；2）接種體的制備：將污水處理廠的剩余污泥離心，去除上清液，將沉淀部分作為接種體，所述污水處理廠的剩余污泥中包含釩還原菌；3）礦石填料的制備：將麥飯石過(guò)篩、清洗獲得麥飯石顆粒；4）生物材料的制備：將步驟1）獲得的所述農(nóng)作物秸稈顆粒與步驟2）制備的接種體混合攪拌后進(jìn)行馴化培養(yǎng)，并檢測(cè)通入10~75mg/L釩污染水后出水的水質(zhì)情況，水質(zhì)穩(wěn)定后生物材料的制備完成；所述水質(zhì)穩(wěn)定為總有機(jī)碳濃度下降并保持在10mg/L以下且V5+濃度下降并保持在0.01mg/L以下；農(nóng)作物秸稈顆粒與離心前剩余污泥的質(zhì)量比為1：4~1：6；5）填料的制備：將步驟4）制備的生物材料與步驟3）制備的麥飯石顆粒按質(zhì)量比1：3~1：4的比例混合后完成填料的制備；6）將待處理的釩污染水通入步驟5）所制備的填料中處理，定期檢測(cè)水質(zhì)，出水水質(zhì)穩(wěn)定則實(shí)現(xiàn)了處理目標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩污染水體的生物除釩方法，其特征在于：步驟1）中所述的農(nóng)作物秸稈顆粒的粒徑為1~3mm；步驟3）所述的麥飯石顆粒的粒徑為3~5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩污染水體的生物除釩方法，其特征在于：步驟4）中農(nóng)作物秸稈顆粒與離心前剩余污泥的質(zhì)量比為1：5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩污染水體的生物除釩方法，其特征在于：步驟4）中所述的馴化培養(yǎng)條件為：通入10~75mg/L釩污染水體進(jìn)行一周的培養(yǎng)，其中靜置培養(yǎng)3天，24小時(shí)水力停留時(shí)間循環(huán)培養(yǎng)4天，步驟5）中生物材料與麥飯石顆粒的質(zhì)量比為1：3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩污染水體的生物除釩方法，其特征在于：所述生物秸稈為水稻秸稈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩污染水體的生物除釩方法，其特征在于：所述麥飯石為金色麥飯石。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩污染水體的生物除釩方法，其特征在于：所述釩還原菌包括Firmicutes、Actinobacteriota、Chloroflexi中至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩污染水體的生物除釩方法，其特征在于：步驟6）中所述待處理的釩污染水濃度低于75mg/L。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中物理化學(xué)法成本高昂和材料不可持續(xù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種釩污染水體的生物除釩方法，采用生物還原手段進(jìn)行釩去除。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明將農(nóng)作物秸稈作為底物，供微生物附著，使用污水處理廠的剩余污泥離心處理后作為接種體，與秸稈進(jìn)行共同培養(yǎng)無(wú)害化處理，獲得秸稈生物材料，并輔以麥飯石，將水環(huán)境中的釩污染有效去除。具體步驟如下：一種釩污染水體的生物除釩方法，包括以下步驟：1）固相碳源的制備：將農(nóng)作物秸稈收割后粉碎、過(guò)篩、清洗，獲得農(nóng)作物秸稈顆粒；2）接種體的制備：將污水處理廠的剩余污泥離心，去除上清液，將沉淀部分作為接種體，所述污水處理廠的剩余污泥中包含釩還原菌；3）礦石填料的制備：將麥飯石過(guò)篩、清洗獲得麥飯石顆粒；4）生物材料的制備：將步驟1）獲得的所述農(nóng)作物秸稈顆粒與步驟2）制備的接種體混合攪拌后進(jìn)行馴化培養(yǎng)，并檢測(cè)通入10~75mg/L釩污染水后出水的水質(zhì)情況，水質(zhì)穩(wěn)定后生物材料的制備完成；所述水質(zhì)穩(wěn)定為總有機(jī)碳濃度（TOC）下降并保持在10mg/L以下且V5+濃度下降并保持在0.01mg/L以下；農(nóng)作物秸稈顆粒與離心前剩余污泥的質(zhì)量比為1：4~1：6；5）填料的制備：將步驟4）制備的生物材料與步驟3）制備的麥飯石顆粒按質(zhì)量比1：3~1：4的比例混合后完成填料的制備；6）將待處理的釩污染水通入步驟5）所制備的填料中處理，定期檢測(cè)水質(zhì)，出水水質(zhì)穩(wěn)定則實(shí)現(xiàn)了處理目標(biāo)。
進(jìn)一步的優(yōu)化，步驟1）中所述的農(nóng)作物秸稈顆粒的粒徑為1~3mm；步驟3）所述的麥飯石顆粒的粒徑為3~5mm。
進(jìn)一步的優(yōu)化，步驟4）中農(nóng)作物秸稈顆粒與離心前剩余污泥的質(zhì)量比為1：5。
進(jìn)一步的優(yōu)化，步驟4）中所述的馴化培養(yǎng)條件為：通入10~75mg/L釩污染水體進(jìn)行一周的培養(yǎng)，其中靜置培養(yǎng)3天，24小時(shí)水力停留時(shí)間循環(huán)培養(yǎng)4天，步驟5）中生物材料與麥飯石顆粒的質(zhì)量比為1：3。
進(jìn)一步的，所述生物秸稈為水稻秸稈。所述麥飯石為金色麥飯石。所述釩還原菌包括Firmicutes、Actinobacteriota、Chloroflexi中至少一種。
發(fā)明原理：本發(fā)明的主要原理為利用釩還原菌的氧化還原特性，通過(guò)投加碳源將V5+還原穩(wěn)定于沉積物中。首先利用農(nóng)作物秸稈疏松多孔的物理特性和可以長(zhǎng)期浸出有機(jī)底物的化學(xué)特性，對(duì)剩余污泥中的微生物進(jìn)行第一步的附著處理。剩余污泥內(nèi)部微生物種類豐富，適合分解農(nóng)作物秸稈這類復(fù)雜固相碳源，且相比純種工程菌更為適應(yīng)復(fù)雜的自然水環(huán)境。為保證秸稈和剩余污泥不對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生二次污染，在本發(fā)明優(yōu)選技術(shù)方案中，生物附著處理后通入受釩污染的水體，出水水質(zhì)穩(wěn)定后即說(shuō)明填充材料已無(wú)害化且剩余污泥中的釩還原菌已富集完成。之后混入麥飯石材料，該材料可提供一定微量元素成本優(yōu)勢(shì)非常明顯，并且起到增大秸稈生物材料的接觸面積、避免秸稈纖維堵塞和作支撐結(jié)構(gòu)的作用。
本發(fā)明的有益效果是：（1）本發(fā)明投加秸稈生物材料，避免了工程菌種高昂的成本和較長(zhǎng)的研發(fā)周期，快速且持續(xù)的固定自然水體中的釩污染。避免大量使用價(jià)格較為昂貴的物理吸附材料；避免在自然水環(huán)境中因化學(xué)藥劑的大量使用，而造成環(huán)境的二次污染；且為剩余污泥的無(wú)害化處理處置和秸稈處理提供新的手段，可以達(dá)到以廢治廢的最終效果。
（2）本發(fā)明將植物秸稈、污泥、麥飯石結(jié)合進(jìn)行釩污染水體的處理，幾種材料的配合是本發(fā)明的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。其中幾種材料的配合比例是一個(gè)難點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有技術(shù)啟示。植物秸稈與污泥的比例及污泥與麥飯石的比例是與馴化方法以及工程水流質(zhì)地特點(diǎn)相匹配的。本發(fā)明提供了優(yōu)選的馴化方法和相應(yīng)的材料配比，形成了完整的優(yōu)選的技術(shù)方案。
（發(fā)明人：王邦彥;潘政偉;侯連剛）
