申请日2011.10.20
公开(公告)日2012.09.19
IPC分类号C02F1/28; C02F101/20; B01J20/24; C02F1/62
摘要
本发明公开了一种利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法，用干麦秆(干稻草)、干鸡粪、米糠、石膏、石灰，有机醛、有机酸与水混匀制成的蘑菇培养基，经过3～8个月室内控温产菇过程，待其达到充分腐熟并且不能产菇，将培养基在高温下灭菌，粉碎成颗粒物，制得蘑菇培养基废料生物吸附剂;将此生物吸附剂加入含铜工业废水中，加入量为1～2kg/m3，调节pH值为4.0～7.0，在温度为20～30℃的条件下搅拌，24～48小时后过滤、分离水及吸附剂，调节分离出的水的pH值至中性后达标排放。本发明综合利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水，达到以废治废，变废为宝的目的。
权利要求书
1.一种利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法，其特征在于生物吸附剂所需原料配方质量百分比分别为：
干麦秆(干稻草)10%～50% 干鸡粪20%～30%
米糠10%～20% 石膏10%～15%
石灰1%～5% 有机醛 5%～10%
有机酸5%～10%。
2.一种利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法，其特征在于生物吸附剂所需原料配方质量百分比分别为：
干麦秆(干稻草)25%～40% 干鸡粪20%～25%
米糠15%～20% 石膏13%～15%
石灰1%～3% 有机醛5%～8%
有机酸5%～8%。
3.一种利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法，其特征在于生物吸附剂所需原料配方质量百分比分别为：
干麦秆(干稻草)40% 干鸡粪20%
米糠15% 石膏13%
石灰2% 有机醛5%
有机酸5%。
4.根据权利1要求所述一种利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法，其特征在于生物吸附剂制备过程为：将上述配比物料与水搅拌均匀，装入聚乙烯塑料袋，用小锅炉100℃蒸气灭菌15～20小时，在无菌接种箱中接蘑菇菌种;然后移至室内，通过3～8个月的控温产菇后，培养基已不能产菇并且达到充分腐熟，内部布满白色菌丝体;使用完的培养基在80～110℃杀菌，用植物粉碎机粉碎成小于1mm的颗粒状，此产品即为蘑菇培养基废料生物吸附剂。
5.根据权利要求1所述的一种利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法，其特征在于生物吸附剂除铜方法为： 将制成的蘑菇培养基吸附剂按1～2kg/m3的量加入含Cu2+的工业废水中，调节废水的pH值为4.0～7.0，在20～30℃常温下以压缩空气泵不断通入空气进行搅拌;待接触时间24～48小时后，采用高效压力式砂滤器过滤，分离水及吸附剂;经蘑菇培养基吸附剂处理后的废水中铜浓度从450mg/L降至0.25mg/L以下，去除率可达99.9%以上;达到排放标准后，直接排放或回用;使用后的蘑菇培养基废料可直接填埋。
6.根据权利要求1所述的一种利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法，其特征在于：蘑菇培养废料含有丰富的菌丝体，巨大的比表面积，多孔的细胞壁上存在氨基、羟基、酰胺基等多种可键合重金属的官能团。
7.根据权利要求1所述的一种利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法，其特征在于：其中所述的有机醛是对甲砜基苯甲醛、5-硝基水杨醛、丙烯醛、香草醛、2-溴丙二醛中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法，其特征在于：其中所述的有机酸是亚磷酸、邻溴苯乙酸、二氟乙酸、4-叔丁基苯甲酸、乙酰乙酸中的任意一种。
说明书
利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法
技术领域
本发明涉及一种利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法，属于环境保护中污水处理技术领域。
背景技术
化工、印染、电镀、有色冶炼、有色金属矿山开采、电子材料漂洗废水、染料生产等过程中常产生含有大量铜离子的废水。按铜离子的价态有三价态铜离子和一价态铜离子;按存在的形式有游离铜(如Cu2+)和络合铜(如[Cu(NH3)42+]、[Cu(CN)3]2-等)。作为生命必需的有益元素，铜本身毒性很小，但人体吸入过量的铜后，就会刺激消化系统，引起腹痛呕吐，长期过量可造成肝硬化;铜对低等生物和农作物毒性较大，对于农作物，铜可使植物吸收养分的机能受阻碍，植物吸收铜离子后，即固定于根部皮层，是农作物出现病害。所以，含铜废水必需经过处理才能达到环境要求。
目前，国内外比较系统的处理方法有化学沉淀法、电解法、离子交换法等。化学沉淀法是铜和大多数重金属的常规处理方法，即在碱性条件下使其形成不溶性的氢氧化物。一般酸性含铜废水经调整pH值后，在经沉淀过滤，能达到出水含铜小于0.5mg/L。化学法处理含铜废水具有技术成熟、投资少、处理成本低、适应性强等诸多优点，但化学沉淀法不足之处在于产生含重金属污染泥，若污染泥没有得到妥善的处理还会产生二次污染。此外只有pH值控制适宜，澄清池设计合理，沉渣沉淀性能好或用过滤进行二级处理，出水铜含量才能稳定达到0.5mg/L以下。电解法是利用通电时阴阳极的电化学反应而使废水中的有毒物分解、氧化还原、沉淀，电解法流程简单、占地面积小，但要求废水中的铜含量不小于0.03mg/L，因此不适于低浓度含铜废水的处理，并且耗电量大，废水处理量小。离子交换是铜离子与离子交换树脂发生交换，已达到富集铜离子，消除或降低废水中铜离子的目的。采用离子交换法来处理含铜废水，具有占地少，不需要对废水进行分类处理，费用相对较低许多优点，但其投资大，对树脂要求高，不便于控制管理等不足。在实际应用中，如废水的pH值过低，还要对pH值进行调整;废水的Cu2+浓度过高时，还要进行除铜预处理，此方法操作过于复杂、繁琐。
针对以上提及的化学法、物化法一般只使用于重金属离子浓度较高的情况，越来越多的学者开始将注意力转向利用生物吸附技术来处理重金属离子废水，特别适用于低浓度重金属离子废水处理。生物吸附技术是近年发展起来的一种有效的处理重金属离子废水的生物处理技术，它具有吸附容量大、选择性强、效率高、消耗少、费用低等优点。
生物吸附材料一般仅指非活性微生物吸附作用，因其容易获得、价格低廉，使得生物技术产业副产品甚是生物技术产业废料更受关注。生物材料的巨大比表面积、多孔的细胞壁上存在的氨基、酰胺基、醛基、羟基、硫醚等多种官能团，都使其作为吸附剂成为可能。
目前，国内外以研究藻类特别是褐藻以及酒精发酵废弃物作为吸附剂的相关报道居多，而没有关于农业生产废料—蘑菇培养基废料作为汞的生物吸附剂的报道。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，在于提供了一种利用蘑菇培养基废料去除含铜工业废水的方法。该方法克服了化学沉淀法易产生二次污染，电解法耗电量大、处理量小，离子交换法工艺流程复杂、繁琐等不足，具有吸附效率高、工艺流程简单、操作方便、成本极低等特点。
本发明所采用的技术方案是：
(1)生物吸附剂原料配比
原料质量百分比：
干麦秆(干稻草)10%～50% 干鸡粪20%～30%
米糠10%～20% 石膏10%～15%
石灰1%～5% 有机醛 5%～10%
有机酸 5%～10%
优化，原料质量百分比：
干麦秆(干稻草)25%～40% 干鸡粪20%～25%
米糠15%～20% 石膏13%～15%
石灰1%～3% 有机醛5%～8%
有机酸5%～8%
再优化，原料质量百分比：
干麦秆(干稻草)40% 干鸡粪20%
米糠15% 石膏13%
石灰2% 有机醛5%
有机酸5%。
其中所述的有机醛是对甲砜基苯甲醛、5-硝基水杨醛、丙烯醛、香草醛、2-溴丙二醛中的任意一种。
其中所述的有机酸是亚磷酸、邻溴苯乙酸、二氟乙酸、4-叔丁基苯甲酸、乙酰乙酸中的任意一种。
(2)生物吸附剂制备过程
将上述配比物料与水搅拌均匀，装入聚乙烯塑料袋，用小锅炉100℃蒸气灭菌15～20小时，在无菌接种箱中接蘑菇菌种。然后移至室内，通过3～8个月的控温产菇后，培养基已不能产菇并且达到充分腐熟，内部布满白色菌丝体。使用完的培养基在80～110℃杀菌，用植物粉碎机粉碎成小于1mm的颗粒状。此产品即为蘑菇培养基废料生物吸附剂。
(3)生物吸附剂除汞方法
将制成的蘑菇培养基吸附剂按1～2kg/m3的量加入含Cu2+的工业废水中，调节废水的pH值为4.0～7.0，在20～30℃常温下以压缩空气泵不断通入空气进行搅拌。待接触时间24～48小时后，采用高效压力式砂滤器过滤，分离水及吸附剂。经蘑菇培养基吸附剂处理后的废水中铜浓度从450mg/L降至0.25mg/L以下，去除率可达99.9%以上。达到国家排放标准后，直接排放或回用。使用后的蘑菇培养基废料可直接填埋。
本发明的有益效果是：
1. 该蘑菇培养基吸附剂吸附效率高、容量大，是一种可以广泛采用的能处理低浓度含铜工业废水的吸附剂;
2.本发明的蘑菇培养基废料来自农业生产废料，来源广泛，实现资源化利用，具有很好的环境效益和经济效益;
3. 本发明处理废水中重金属离子，与化学沉淀法、电解法、离子交换法相比，运行费用低廉，不需要额外添加化学药剂、吸附剂且耗电少，处理量大，工艺流程简单，操作方便。
具体实施方式
实例1
生物吸附剂制备过程为：
将占原料质量百分比：干麦秆(干稻草)40%、干鸡粪20%、米糠15%、石膏13%、邻溴苯乙酸3%、石灰1% 、2-溴丙二醛8%，与水以1:2比例充分搅拌均匀，装入聚乙烯塑料袋，用小锅炉100℃蒸气灭菌18小时，在无菌接种箱中接蘑菇菌种。然后移至室内，通过5个月的控温产菇后，培养基已不能产菇并且达到充分腐熟，内部布满白色菌丝体。使用完的培养基在90℃杀菌，用植物粉碎机粉碎成小于1mm的颗粒状。此产品即为蘑菇培养基废料生物吸附剂。
实例2
生物吸附剂制备过程为：
将占原料质量百分比：干麦秆(干稻草)25%、干鸡粪25%、米糠20%、石膏11%、二氟乙酸8%、石灰3% 、 5-硝基水杨醛8%，与水以1:1.5比例充分搅拌均匀，装入聚乙烯塑料袋，用小锅炉100℃蒸气灭菌15小时，在无菌接种箱中接蘑菇菌种。然后移至室内，通过8个月的控温产菇后，培养基已不能产菇并且达到充分腐熟，内部布满白色菌丝体。使用完的培养基在100℃杀菌，用植物粉碎机粉碎成小于1mm的颗粒状。此产品即为蘑菇培养基废料生物吸附剂。
实例3
将制成的蘑菇培养基吸附剂按1kg/m3的量加入含Cu2+的工业废水中，调节废水的pH值为4.9，在20℃常温下以压缩空气泵不断通入空气进行搅拌。待接触时间24小时后，采用高效压力式砂滤器过滤，分离水及吸附剂。经蘑菇培养基吸附剂处理后的废水中铜浓度从450mg/L降至0.25mg/L，去除率可达99.94%。达到国家排放标准后，直接排放或回用。使用后的蘑菇培养基废料可直接填埋。
实例4
将制成的蘑菇培养基吸附剂按1kg/m3的量加入含Cu2+的工业废水中，调节废水的pH值为5.5，在25℃常温下以压缩空气泵不断通入空气进行搅拌。待接触时间28小时后，采用高效压力式砂滤器过滤，分离水及吸附剂。经蘑菇培养基吸附剂处理后的废水中铜浓度从450mg/L降至0.20mg/L，去除率可达99.95%。达到国家排放标准后，直接排放或回用。使用后的蘑菇培养基废料可直接填埋。
实例5
将制成的蘑菇培养基吸附剂按1.5kg/m3的量加入含Cu2+的工业废水中，调节废水的pH值为6.5，在30℃常温下以压缩空气泵不断通入空气进行搅拌。待接触时间35小时后，采用高效压力式砂滤器过滤，分离水及吸附剂。经蘑菇培养基吸附剂处理后的废水中铜浓度从450mg/L降至0.15mg/L，去除率可达99.96%。达到国家排放标准后，直接排放或回用。使用后的蘑菇培养基废料可直接填埋。
实例6
将制成的蘑菇培养基吸附剂按2kg/m3的量加入含Cu2+的工业废水中，调节废水的pH值为7.0，在30℃常温下以压缩空气泵不断通入空气进行搅拌。待接触时间38小时后，采用高效压力式砂滤器过滤，分离水及吸附剂。经蘑菇培养基吸附剂处理后的废水中铜浓度从450mg/L降至0.10mg/L，去除率可达99.97%。达到国家排放标准后，直接排放或回用。使用后的蘑菇培养基废料可直接填埋。
