申请日2017.12.08
公开(公告)日2018.05.15
IPC分类号C02F1/72; C02F3/34; C02F101/10; C02F101/32
摘要
一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，涉及一种去除复合污染废水的方法，本发明BaP和As3+预氧化和微生物降解两步法的协同使用。预氧化所选用的高铁酸钾能同时氧化两种污染物、降低复合污染的毒性而其本身不带来二次污染的一种强氧化剂，微生物降解所选用的微生物是既能耐受高毒性复合污染废水，同时又能高效吸附与降解复合污染物的镰刀菌。本发明首次运用2步法(预氧化和生物处理)有效解决了高毒性有机物与重金属复合污染难于生化的瓶颈。经处理后的复合污染废水，BaP 10d的去除率为88.98%，总As(As3+和As5+)的去除率为96.15%。该方法技术通用性好，广泛适用于毒性强难于生化的有机物与重金属复合污染废水的治理。
权利要求书
1.一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，其特征在于，所述方法包括以下制备过程：
①复合污染物同时氧化：设置BaP和As3+复合污染废水中的浓度均为50mg L-1, 用0.1mol L-1NaOH和0.1mol L-1HCl pH范围为5.0-9.0，然后加入适量高铁酸钾固体，迅速振摇，所加入的氧化剂高铁酸钾的量与复合污染物总浓度和之比为10:1~30:1，氧化时间0-2h;
②微生物降解：首先制备镰刀菌菌液：操作均在室温无菌环境下进行;在灭菌净化工作台内将斜面上的黑曲霉菌种转接到马铃薯培养基中，每瓶菌液(50ml)接1-2环镰刀菌菌种，然后将摇瓶放入摇床培养，温度28 ℃，转速160 r/min，18 h后按照1~15%(v:v)的量转接入上述(1)氧化后的复合污染废水中，取样时间为0~12d，取样后测定废水中残留BaP和As3+;取样后废水中残留BaP和As3+的测定分别用高效液相色谱和原子荧光分光光度计进行测定。
2.根据权利要求1所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，其特征在于，所述污染废水初始pH为6.5。
3.根据权利要求1所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，其特征在于，所述预氧化时间为0.5。
4.根据权利要求1所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，其特征在于，所述高铁酸钾与复合污染物之比为10:1(m:m)。
5.根据权利要求1所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，其特征在于，所述培养好的菌液加入到复合污染废水的量是10%(v:v)。
6.根据权利要求1所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水 的方法，其特征在于，所述取样时间为10d。
7.根据权利要求1所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，其特征在于，所述实验温度为30℃。
8.根据权利要求1所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，其特征在于，所述转数预氧化阶段为200r，微生物降解阶段为100r，即200-100r。
说明书
一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法
技术领域
本发明涉及一种去除复合污染废水的方法，特别是涉及一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法。
背景技术
伴随工农业的飞速发展, 与日俱增的重金属和持久有机污染物在未经处理或处理不达标的情况下排放到环境中，大量的污染物随降雨和径流等途径最终汇入河流、湖泊等水体沉积物,造成地表水的持续污染。重金属和多环芳烃(分别以砷和苯并(a)芘为例)是环境中两类典型的严重污染物，它们在环境中共存并且经常发生各种交互作用影响赋存形态的转变。苯并(a)芘(BaP)是典型的PAHs类有机污染物，由于其致畸和致癌性，美国环保局已将16种多环芳烃列入优先控制有机污染物名单;而砷是世界公认的优先重视的典型重金属类污染物。据报道，在沉积物复合污染体系中，一些多环芳烃的微生物代谢产物比其母体化合物毒性更强，另一方面某些重金属在相应条件下与小分子有机物络合后所生成的有机金属化合物毒性成指数倍上升。它们在水环境中不断积累到超饱和的程度时，当受到环境条件变化时,这些复合污染物质就像触发的 “化学定时炸弹”,导致严重生态环境灾难。因此，研究沉环境中金属与多环芳烃同时快速去除的方法对环境效益、经济效益与社会效益具有十分重要的意义。
近几十年来，许多学者利用物理、化学和微生物的方法治理BaP和As3+污染废水。但是这些方法在不同方面均有一定局限性。BaP和As3+复合污染废水的特点是砷在微生物扰动条件下，严重影响BaP的降解率、矿化率与降解途径。三价砷的毒性远大于五价砷。许多微生物对BaP和As3+共存的复合污染废水的耐受性极差。因此，寻找降低BaP和As3+复合污染毒性、本身又无二次污染的化合物是十分必要的。高铁酸钾作为一种环境友好型高效水处理剂，集氧化、杀菌和吸附功能于一体，并且本身不会产生二次污染而备受关注。因此，如何运用高铁酸钾对复合污染物进行预氧化而又不杀死微生物影响后续降解的方法，开发出能有效处理BaP和As3+复合污染废水的修复技术成为当务之急。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，本发明BaP和As3+预氧化和微生物降解两步法协同使用，预氧化所选用的高铁酸钾能同时氧化两种污染物、降低复合污染的毒性而其本身不带来二次污染的一种强氧化剂;微生物降解所选用的微生物是既能耐受高毒性复合污染废水，同时又能高效吸附与降解复合污染物的镰刀菌。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，所述方法包括以下制备过程：
①复合污染物同时氧化：设置BaP和As3+复合污染废水中的浓度均为50mg L-1, 用0.1mol L-1NaOH和0.1mol L-1HCl pH范围为5.0-9.0，然后加入适量高铁酸钾固体，迅速振摇，所加入的氧化剂高铁酸钾的量与复合污染物总浓度和之比为10:1~30:1，氧化时间0-2h;
②微生物降解：首先制备镰刀菌菌液：操作均在室温无菌环境下进行;在灭菌净化工作台内将斜面上的黑曲霉菌种转接到马铃薯培养基中，每瓶菌液(50ml)接1-2环镰刀菌菌种，然后将摇瓶放入摇床培养，温度28 ℃，转速160 r/min，18 h后按照1~15%(v:v)的量转接入上述(1)氧化后的复合污染废水中，取样时间为0~12d，取样后测定废水中残留BaP和As3+;取样后废水中残留BaP和As3+的测定分别用高效液相色谱和原子荧光分光光度计进行测定。
所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，所述污染废水初始pH为6.5。
所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，所述预氧化时间为0.5。
所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，所述高铁酸钾与复合污染物之比为10:1(m:m)。
所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，所述培养好的菌液加入到复合污染废水的量是10%(v:v);
所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，所述取样时间为10d。
所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，所述实验温度为30℃。
所述的一种快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，所述转数预氧化阶段为200r，微生物降解阶段为100r，即200-100r。
本发明的优点与效果是：
本发明对难于生化的有“三致作用”的有机物的预氧化能力强、无二次污染、对降解微生物无影响的复合污染废水快速治理方法。为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种同时快速去除苯并(a)芘(BaP)和砷复合污染废水的方法，主要涉及两个步骤，即复合污染物BaP和As3+的氧化和微生物降解;所述同时快速去除的方法是运用具有强氧化能力的高铁酸钾同时氧化BaP和As3+，使有机物和重金属的毒性同时降低。氧化反应结束后，接入耐受砷污染并且能高效降解BaP的优势微生物黑曲霉菌液。所用的高铁酸钾发生氧化后生成多级羟基氧化铁，能够有效吸附废水中的BaP和As3+的母体化合物以及氧化产物，使废水中的复合污染物浓度显著降低，增大可生化性。
1.本发明首次运用2步法(预氧化和生物处理)，将具有高毒性难于生化的复合污染废水经预氧化后毒性显著降低，然后运用驯化好的优势微生物进行吸附与降解。有效解决了高毒性有机物与重金属复合污染难于生化的瓶颈。
2.本发明的2步法处理BaP和As3+复合污染废水获得较理想的处理效果，完全能够解决高毒性有机与无机复合污染废水难于生化的难题。BaP 10d的去除率为88.98%，总As(As3+和As5+)的去除率为96.15%。所选用的氧化剂高铁酸钾氧化能力强、反应时间短，高铁酸钾氧化后不再具有杀菌性，因此不会影响下一步微生物降解。该方法技术通用性好，广泛适用于毒性强难于生化的有机物与重金属复合污染废水的治理。
