申请日2012.05.31
公开(公告)日2012.09.26
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种含锰废水的升流式微生物反应器处理工艺。含锰废水首先经潜水泵进入初级沉淀池，经初级沉淀处理后接着经由管道泵连续进入两个串联的好氧生物反应池，进水由进水泵控制，从串联的反应池中排出的水接着进入三层过滤池，从三层过滤池中排出的水即为处理之后的清水，进入清水池，由出水阀控制流量。本发明克服了以往传统方法的局限，生物法的材料来源广泛，价格低廉;不使用化学药剂，降低了成本;不产生二次污染，是绿色、环保的技术方法;处理之后的锰可以进行回收资源化。
权利要求书
1.一种含锰废水的升流式微生物反应器处理工艺，其特征在于，含锰废水 首先进行初级沉淀处理，然后进行好氧生化处理，最后经三层过滤处理后出水。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述好氧生化处理由两个串联 的好氧生物反应池进行。
3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述好氧生物反应池中设置有 气泵。
4.如权利要求2或3所述的工艺，其特征在于，所述好氧生物反应池中的 微生物为真菌菌种。
5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述微生物为真菌菌种XS3-3-2 (Leptosphaerulina chartarum)，保藏于中国微生物菌种保藏管理 委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏日期为2012年02月09 日，保藏号为CGMCC No.5776。
6.如权利要求2-5之一所述的工艺，其特征在于，所述好氧生物反应池中 的温度为16~30℃，进一步优选20~25℃，最优选22℃;
优选地，pH为5~7，进一步优选为6~7，最优选为6.2。
7.如权利要求1-6之一所述的工艺，其特征在于，所述三层过滤处理通过 三层过滤池进行;
优选地，所述三层过滤池中的滤料从上往下依次为人造沸石、活性炭、火 山岩;
优选地，三种滤料的体积比为1:1:1。
8.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，含锰废水在通过好氧生物反应 池以及三层过滤池时均为升流式。
9.如权利要求8所述的工艺，其特征在于，废水经三层过滤池后进入清水 池，由出水阀控制流量。
10.如权利要求1-9之一所述的工艺，其特征在于，含锰废水首先经潜水泵 进入初级沉淀池，经初级沉淀处理后接着经由管道泵连续进入两个串联的好氧 生物反应池，进水由进水阀控制，从串联的好氧生物反应池中排出的水接着进 入三层过滤池，从三层过滤池中排出的水即为处理后的清水，由出水阀控制流 量进入清水池。
说明书
一种含锰废水的升流式微生物反应器处理工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种利用微生物作用处理含锰废 水的升流式反应器工艺。
背景技术
锰在环境中虽然不是剧毒金属元素，但环境中过量的锰是不容忽视的污染 问题。水中过量的锰会沉积在管壁上，降低给排水管网的通水能力，影响供水 水质，甚至引起管道的腐蚀破损。土壤中过量的锰会引起动植物中毒，生长严 重受阻，并通过植物和动物富集，最终危害人体健康。若生活饮用水中含有过 量的锰会产生强烈异味，造成人体的慢性中毒，毒害人体神经系统。我国将生 活饮用水中锰含量标准限制在0.1mg/L以内。目前在我国，含重金属锰的废水量 十分巨大，采矿业和锰加工行业都是排放此类废水的重点源头。
目前，含锰废水主要采用化学沉淀和传统的活性污泥法进行处理。治理含 锰废水的化学方法主要包括碱化除锰、强氧化剂除锰(高锰酸钾、二氧化氯和 氯气等)、接触氧化除锰。但这些传统的除锰技术无一例外的需要投加大量的化 学药剂，不但成本昂贵，而且处理之后产生污泥，造成了二次污染;同时，这 些技术使得废水中的锰离子直接进入污泥，无法资源化回收。
传统的活性污泥法通过生物处理去除废水中的有机污染物质，再用化学沉 淀法将溶解的锰氧化为不溶解的氧化锰或氢氧化锰，经凝聚、过滤去除，但该 工艺过程复杂，投资大，耗酸、碱量大，引起二次污染。另外，传统的活性污 泥法依靠二沉池进行泥水分离，使得曝气池中污泥浓度不能太高并且必须控制 较短的SRT值，导致处理装置容积负荷低、占地面积大、耐冲击负荷差等，且 易受污泥膨胀的影响。
目前存在的利用生物技术处理重金属的技术还包括使用细菌的方法。
CN 1375553A公开了一种氧化亚铁硫杆菌及其去除污水污泥重金属的方 法。向污泥中投加硫酸亚铁和元素硫，接种氧化亚铁硫杆菌，培养出驯化污泥; 将驯化污泥加至反应器，与原料搅拌、通气、沉降;沉降污泥回流反应器;剩 余沉降污泥脱水;液相部分调节pH沉淀重金属;固相部分中和后农用。但该技 术只能去除污泥中的Zn、Cu、Cd、Ni、Cr，并不能去除废水中的锰离子。
CN 101514046A涉及一种含锰有机废水膜生物反应器处理工艺，包括预处 理、好氧生化处理及膜过滤出水阶段，其特征在于先将含锰有机废水预处理， 再经过好氧生物池进行生化处理，生化处理后的水再经布置在膜池中的平板微 滤膜或超滤膜进行膜过滤出水;其中，好氧生物池和膜池组成膜生物反应器。 该技术利用的是二价锰离子氧化细菌，将废水中的二价锰离子氧化成为锰氧化 物，最终通过膜进行过滤。
本发明利用能够氧化二价锰离子的真菌菌体进行生物处理。真菌与细菌相 比，生物量大，吸附转化效率高，并且适应性更强，生长更加迅速。同时，本 发明不采用膜过滤的方式，而是采取模块化的其他非生物过滤填料进行末端的 过滤，既降低了成本，又能起到层层去除的效果。
发明内容
本发明的目的在于研究一种利用微生物作用来去除废水中的锰离子的方 法，是一种以反应器形式发挥作用的处理工艺。本发明克服了以往传统方法的 局限，生物法的材料来源广泛，价格低廉;不使用化学药剂，降低了成本;不 产生二次污染，是绿色、环保的技术方法;处理之后的锰可以进行回收资源化。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种含锰废水的升流式微生物反应器处理工艺，含锰废水首先进行初级沉 淀处理，然后进行好氧生化处理，最后经三层过滤处理后出水。其中，初级沉 淀处理，好氧生化处理以及三层过滤处理均可由本领域技术人员根据实际情况 选择适合的设备进行，均可实现本发明目的，以下为各单元的优选，并非限制。
本发明所述好氧生化处理优选由两个串联的好氧生物反应池进行。
好氧微生物的生长发育、繁殖和产生代谢产物都需要消耗氧气，在发酵过 程中必须通入适量的无菌空气满足菌体的生长需要。所述好氧生物反应池中设 置有气泵，来保持池内的好氧环境，为其中的好氧微生物提供足够的氧气。
本发明所述好氧生物反应池中的微生物优选为真菌菌种。
进一步地，好氧生物反应池中的微生物选用真菌菌种XS3-3-2 (Leptosphaerulina chartarum)，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生 物中心(CGMCC)，保藏日期为2012年02月09日，保藏号为CGMCC No.5776。 该菌种可以将液态的二价锰离子氧化成为更高价的锰氧化物固体并从液体中沉 淀出来，因而可以用于去除废水中的二价锰离子。该菌种的详细信息在本申请 人的在先申请PCT/CN2012/075348中有详细记载，在本发明中无特殊改变。
所述真菌菌种XS3-3-2CGMCC No.5776是从有色金属矿区的污染土壤中分 离得到的。土壤环境中所含二价锰离子的浓度越高，从中分离出对锰具有高耐 受力和氧化能力的菌种就越容易。
所述真菌菌种具体的分离步骤如下：
(1)将10克新鲜土样装入含有90毫升无菌水的三角瓶中;
(2)用玻璃珠打散，搅匀，制成土壤悬液;
(3)用涂布法将土壤悬液涂布在分离培养基Ⅰ平板上，所述分离培养基Ⅰ 的组成为：无水醋酸钠0.2406g/L，酵母抽提物0.15g/L，琼脂15g/L，氯霉素0.1g/L， 其余为去离子水，且pH=7.0，120℃高温高压灭菌30分钟;
(4)将所涂布的分离培养基Ⅰ在30℃的条件下培养2~4天，获得单个菌落;
(5)将所述单个菌落分别接入新鲜的分离培养基Ⅰ中进行分离培养，获得 多个纯化的菌落;
(6)对步骤(5)中得到的多个纯化的菌落重复步骤(5)的操作3~5次， 得到进一步纯化的菌落;
(7)从步骤(6)中得到的菌落取等量的菌体分别接入液体培养基Ⅰ中， 所述液体培养Ⅰ基的组成为：无水醋酸钠0.2406g/L，酵母抽提物0.15g/L，二价 锰离子350μmol/L，其余为去离子水，且pH=7.0，120℃高温高压灭菌30分钟; 在30℃且避光的条件下培养14天;培养结束后将培养液离心分离，分别取上清 液，采用原子吸收分光光度法测定上清液中的二价锰离子浓度，其中二价锰离 子浓度最低者所对应的菌种即为本发明筛选出的具有二价锰离子氧化能力的真 菌菌种XS3-3-2 CGMCC No.5776。
本发明的真菌菌种XS3-3-2成本低廉，大规模生产方便，能够显著地将废 水中所含有的大量二价锰离子氧化成为更高价的锰氧化物并从水中沉淀出来， 便于产业化地实现废水中金属锰离子的去除以及其他各种下游应用。
本发明所述好氧生物反应池中的温度为16~30℃，例如16.5~29℃，18~26 ℃，21~23℃等，进一步优选20~25℃，最优选22℃。
进一步地，pH为5~7，例如5.02~6.9，5.6~6.5，5.9~6.3，6.1等，进一步优 选为6~7，最优选为6.2。
本发明所述三层过滤处理通过三层过滤池进行。为了提高滤池出水水质， 过滤器内的滤床设立滤料。将大颗粒而相对密度小的滤料分布在上层;中颗粒 中相对密度的滤料分布在中间层;小颗粒大相对密度的滤料在下层，这样的滤 料称为三层过滤池。三层过滤池的作用在于将与菌种作用之后的水进行过滤， 去除水中漂浮的细小的锰氧化物固体颗粒、吸附了锰的菌体菌丝、以及部分去 除水中残余的二价锰离子。
进一步地，所述三层过滤池中的滤料从上往下依次为人造沸石、活性炭、 火山岩。
更进一步地，三种滤料的体积比为1:1:1。三种滤料的体积比可根据实际需 要进行设置，均可实现本发明目的。
含锰废水在通过好氧生物反应池以及三层过滤池时均采用升流式。水从反 应池底部进入，从顶部排出。上升的水流能够起到搅拌作用，增大微生物与废 水的接触面积，好氧生物反应池中无需设置搅拌设备。
废水经三层过滤池后进入清水池，由出水阀控制流量。
含锰废水首先经潜水泵进入初级沉淀池，经初级沉淀处理后接着经由管道 泵连续进入两个串联的好氧生物反应池，进水由进水泵控制，从串联的反应池 中排出的水接着进入三层过滤池，从三层过滤池中排出的水即为处理之后的清 水，由出水阀控制流量进入清水池。
与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
本发明是一种将沉淀、吸附、氧化还原、生物作用等过程有机结合起来的 一种处理水中重金属锰离子的技术。本发明无须添加化学药剂，采取模块化的 设计达到层层去除的效果。
本发明不使用化学药剂，成本较低，处理过程中不产生二次污染，是绿色、 环保的技术方法，容积负荷较高，占地面积小，耐冲击负荷能力强。
