【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于廢水處理，具體涉及一種處理含砷酸性礦山廢水的方法及其應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、酸性礦山廢水指金屬礦山在開采過程中或開采后形成的礦道、礦堆中的硫化礦物在空氣、水和微生物等的共同作用下產(chǎn)生的酸性廢水。酸性礦山廢水的酸性較強，而且普遍含砷，砷作為一種劇毒元素，對人體健康危害極大。若酸性礦山廢水不能得到有效處理，進入水循環(huán)，會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害。
2、目前，對于含砷酸性礦山廢水主要采用石灰法進行處理。此方法會形成大量含砷石膏的廢渣，其中的砷酸鈣和亞砷酸鈣會在水和二氧化碳作用下生成溶解度更低的碳酸鈣并再次釋放出砷，導(dǎo)致砷的二次污染。礦山環(huán)境中存在的鐵氧化細菌可以促進酸性礦山廢水中fe(ii)的生物氧化和fe(iii)的生物礦化，并通過共沉淀和吸附作用除砷，產(chǎn)生的含砷鐵渣體量較小，而且遠比石膏渣穩(wěn)定。因此利用生物氧化作用可以形成一種廉價高效的含砷礦山排水處理技術(shù)。
3、sci論文“ahoranta?s?h,kokko?m?e,papirio?s,et?al.arsenic?removal?fromacidic?solutions?with?biogenic?ferric?precipitates[j].journal?of?hazardousmaterials,2016,306:124-132”中提出利用fe(ii)的生物氧化過程處理含10mg/l?as(iii)和5g/l?fe(ii)的酸性廢水，在初始ph為2.4的條件下實現(xiàn)了80.1％的總砷去除率。sci論文“kamde?k,pandey?r?a,
4、然而上述方法仍無法實現(xiàn)將as(iii)與其他危害成分有效去除的效果。因此，如何提供一種能夠有效去除含砷酸性礦山廢水中的多種危害成分的方法，成為了亟待解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種處理含砷酸性礦山廢水的方法及其應(yīng)用。本專利技術(shù)提供的方法通過生物氧化耦合芬頓氧化使含砷礦山廢水中的砷與鐵形成沉淀去除，不僅能夠有效去除as(iii)、增加了總鐵去除率，并且形成的廢渣總量較小而且性質(zhì)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生二次污染。
2、為達到此專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一方面，本專利技術(shù)提供了一種處理含砷酸性礦山廢水的方法，所述方法包括以下步驟：
4、將含砷酸性礦山廢水與微生物菌液混合得到混合液，接著與過氧化氫溶液混合，之后攪拌反應(yīng)、固液分離，即完成含砷酸性礦山廢水的處理。
5、上述方法通過向含砷酸性礦山廢水加入微生物菌液和過氧化氫溶劑，利用生物氧化耦合芬頓氧化使含砷礦山廢水中的砷與鐵形成沉淀去除，不僅能夠有效去除as(iii)、增加了總鐵去除率，并且形成的廢渣總量較小而且性質(zhì)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生二次污染。具體原理如下：
6、含砷酸性礦山廢水呈酸性，ph較低，含有鐵(fe)、砷(as)等重金屬、類金屬元素，同時含有硫酸鹽(so2-4)。向其中加入h2o2，將生物氧化反應(yīng)與芬頓氧化反應(yīng)耦合在一起，一方面生物氧化將fe(ⅱ)氧化為fe(ⅲ)，能夠通過砷鐵共沉淀和吸附作用除砷，同時fe(ⅱ)能夠活化h2o2生成·oh，其氧化還原電位高達2.8v(相對標準氫電極電勢)，將as(ⅲ)氧化為as(ⅴ)，有利于砷的沉淀的同時，有效降低除砷沉淀產(chǎn)物的浸出毒性。
7、優(yōu)選地，所述含砷酸性礦山廢水中fe2+的濃度為1-10g/l，例如1g/l、2g/l、3g/l、4g/l、5g/l、6g/l、7g/l、8g/l、9g/l或10g/l等，但不限于以上所列舉的數(shù)值，上述數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
8、優(yōu)選地，所述微生物包括嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(acidithiobacillusferrooxidans,at.f)。
9、上述特定微生物能夠有效提高廢水的處理效果，進一步去除as(iii)和fe(ii)。
10、優(yōu)選地，所述混合液中所述微生物的初始密度為1×106-1×108個/ml。
11、優(yōu)選地，所述與過氧化氫溶液混合后體系中過氧化氫的摩爾濃度為0-0.064mol/l，但不包括0，例如0.01mol/l、0.02mol/l、0.03mol/l、0.04mol/l、0.05mol/l、0.06mol/l或0.064mol/l等，但不限于以上所列舉的數(shù)值，上述數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
12、優(yōu)選地，所述與過氧化氫溶液混合后還包括調(diào)節(jié)混合液的ph至ph為1.8-3.0，例如1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3.0等，但不限于以上所列舉的數(shù)值，上述數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
13、優(yōu)選地，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為20-40r/min，例如20r/min、25r/min、30r/min、35r/min或40r/min等，但不限于以上所列舉的數(shù)值，上述數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
14、優(yōu)選地，所述攪拌反應(yīng)過程中向混合液中持續(xù)通入空氣，通氣速率為30-50m3/h，例如30m3/h、35m3/h、40m3/h、45m3/h或50m3/h等，但不限于以上所列舉的數(shù)值，上述數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
15、優(yōu)選地，所述攪拌反應(yīng)的溫度為28-37℃，時間為48-72h，其中溫度可以是28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃或37℃等，時間可以是48h、50h、55h、60h、65h、70h或72h等，但不限于以上所列舉的數(shù)值，上述數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
16、另一方面，本專利技術(shù)還提供了如上所述的方法在重金屬廢水處理中的應(yīng)用。
17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果：
18、本專利技術(shù)提供了一種處理含砷酸性礦山廢水的方法，通過向含砷酸性礦山廢水加入微生物菌液和過氧化氫溶劑，利用生物氧化耦合芬頓氧化使含砷礦山廢水中的砷與鐵形成沉淀去除，不僅能夠有效去除as(iii)、增加了總鐵去除率，并且形成的廢渣總量較小而且性質(zhì)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生二次污染。
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1.一種處理含砷酸性礦山廢水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含砷酸性礦山廢水中Fe2+的濃度為1-10g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述微生物包括嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，所述混合液中所述微生物的初始密度為1×106-1×108個/mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述與過氧化氫溶液混合后體系中過氧化氫的摩爾濃度為0-0.064mol/L，但不包括0。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，所述與過氧化氫溶液混合后還包括調(diào)節(jié)混合液的pH至pH為1.8-3.0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為20-40r/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于，所述攪拌反應(yīng)過程中向混合液中持續(xù)通入空氣，通氣速率為30-50m3/h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法在重金屬廢水處理中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種處理含砷酸性礦山廢水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含砷酸性礦山廢水中fe2+的濃度為1-10g/l。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述微生物包括嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，所述混合液中所述微生物的初始密度為1×106-1×108個/ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述與過氧化氫溶液混合后體系中過氧化氫的摩爾濃度為0-0.064mol/l，但不包括0。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張廣積，陳彥臻，沈蔡龍，李媛媛，楊超，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院過程工程研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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