·FeO為主的鈍化膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種脫除生物海綿鐵表層以Fe2O3.FeO為主的鈍化膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海綿鐵是由純鐵和Fe3C及一些雜質(zhì)組成的合金，具有含鐵量高、多孔質(zhì)輕、易于加工使用的特點。海綿體中的鐵與Fe3C及其它雜質(zhì)在電解質(zhì)溶液中能形成腐蝕原電池，在中性或偏酸性的環(huán)境中，會發(fā)生化學(xué)腐蝕，通過電極反應(yīng)生成Fe2+。微生物參與條件下，會加速海綿鐵的這種電化學(xué)腐蝕速度。在此過程中產(chǎn)生的Fe2+又會刺激鐵氧化菌的生長。鐵氧化菌與Fe2+反應(yīng)時，會發(fā)生稱之為類Fenton的強(qiáng)氧化作用，大大提高生化反應(yīng)器的處理能力，同時Fe2+會進(jìn)一步氧化生成Fe 3+。
[0003]基于海綿鐵優(yōu)越的物理化學(xué)性能，本發(fā)明人以海綿鐵為生物載體填料，采用吸附的方法通過人工接種活性污泥形成具有更大活性的生物海綿鐵。并海綿鐵特殊的海綿狀立體結(jié)構(gòu)，為微生物的富集生長提供充足的空間，并為生化反應(yīng)器中各種好氧、兼氧及厭氧微生物的協(xié)同共生提供良好的“微環(huán)境”。在此環(huán)境中，會生長出大量鐵氧化菌與產(chǎn)生的Fe2+及時發(fā)生反應(yīng)，同時在靠近海綿體表面的厭氧環(huán)境中還回生長出鐵還原菌。
[0004]生物海綿鐵是一種與鐵碳微電解設(shè)備有著本質(zhì)區(qū)別的生物強(qiáng)化型反應(yīng)器，在實際中有著廣泛的應(yīng)用前景。在實際應(yīng)用中，裝有生物海綿鐵填料的反應(yīng)器隨著反應(yīng)時間的延長，生成的Fe3+會有部分沉積在生物海綿鐵表面，形成以Fe 203.FeO為主要成分的鈍化膜，結(jié)果會減緩生物海綿鐵微電解反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致Fe2+溶出速率不斷下降，進(jìn)而影響生化反應(yīng)器的處理效果。所以，消除生物海綿鐵表面的鈍化膜，是生物海綿鐵反應(yīng)器穩(wěn)定運行的必要條件。
[0005]消除生物海綿鐵表面的鈍化膜，最簡單的方法是將生物海綿鐵取出，用機(jī)械的方法清除，但此方法勞動量太大、效果也不好，無法在實際過程中應(yīng)用；用酸清洗效果可行，但會破壞微生物的活性。
[0006]鐵還原菌在厭氧環(huán)境中，能以有機(jī)物為電子供體，將Fe3+還原為Fe 2+，使不溶性的Fe2O3.FeO鈍化膜溶解，恢復(fù)生物海綿鐵的反應(yīng)能力。鐵還原菌本身存在于生物海綿鐵表面，在厭氧條件下會大量生長，此反應(yīng)過程中所需要的有機(jī)物，可以是原水中的有機(jī)污染物質(zhì)，也可以從豐富的生物膜中獲取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作簡便，成本較低、高效的脫除生物海綿鐵表層以Fe2O3.FeO為主的鈍化膜的方法。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0009]一種脫除生物海綿鐵表層以Fe2O3.FeO為主的鈍化膜的方法，該方法包括如下步驟:
[0010]I)采用直徑為5.5cm，高50cm的有機(jī)玻璃柱作為反應(yīng)器，該反應(yīng)器內(nèi)部均勻裝填有體積比例為3: I的有機(jī)多孔載體和生物海綿鐵，采用鼓風(fēng)曝氣裝置進(jìn)行持續(xù)曝氣，控制溶解氧2-3mg/l ；
[0011]2)反應(yīng)器中的進(jìn)水采用化糞池出水，控制反應(yīng)器內(nèi)水力逆流運行停留時間為8h，同時監(jiān)測進(jìn)出水TP的變化；
[0012]3)待反應(yīng)器的出水TP濃度超過lmg/1時，關(guān)閉反應(yīng)器中的曝氣裝置，使反應(yīng)器處于厭氧狀態(tài)；
[0013]4)在反應(yīng)器中的生物海綿體載體處于淹沒狀態(tài)時，持續(xù)5d的時間減小或持續(xù)3d的時間關(guān)閉發(fā)生海綿鐵鈍化的生物海綿鐵反應(yīng)器中的進(jìn)水，停止反應(yīng)器的運行，第一次海綿鐵鈍化膜再生反應(yīng)結(jié)束；
[0014]5)反應(yīng)器開始進(jìn)水、曝氣、常運行，第一次再生反應(yīng)中所釋放出溶于水中鈍化膜被連續(xù)排出反應(yīng)器外，然后重復(fù)上述的第一次再生的反應(yīng)步驟一遍，再生反應(yīng)完成。
[0015]進(jìn)一步，所述的重復(fù)再生開始和所述的第一次再生反應(yīng)結(jié)束的中間間隔的好氧運行時間不超過2h ；
[0016]優(yōu)選地，所述的反應(yīng)器的反應(yīng)池中的水溫控制在常溫狀態(tài)；
[0017]更優(yōu)選地，所述的海綿鐵反應(yīng)器的反應(yīng)池中的pH控制在6-9。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0019]1、本發(fā)明所述方法的原理是利用生物海綿鐵表面存在的鐵還原菌，將Fe203.FeO為主的鈍化膜中的Fe3+還原為Fe2+，使不溶性的Fe203 -FeO鈍化膜溶解，恢復(fù)生物海綿鐵的反應(yīng)能力，恢復(fù)再生的時間短，處理的效果高；
[0020]2、本發(fā)明中鐵還原菌還原Fe3+過程中所需的有機(jī)物，可以是原水中的有機(jī)污染物質(zhì)，也可以從豐富的生物膜中獲取，成本低廉，節(jié)約了操作的程序；
[0021]3.本發(fā)明所述方法為關(guān)閉發(fā)生海綿鐵鈍化的生物海綿鐵反應(yīng)器中的曝氣裝置，使反應(yīng)器處于厭氧狀態(tài)；減小(此狀態(tài)維持4-5d左右時)或關(guān)閉(此狀態(tài)維持3d以內(nèi)時)發(fā)生海綿鐵鈍化的生物海綿鐵反應(yīng)器中的進(jìn)水，停止反應(yīng)器的運行；3-5d后，開始進(jìn)水、曝氣，反應(yīng)器正常運行即可，所釋放出溶于水中鈍化膜被連續(xù)排出生物海綿鐵反應(yīng)器，操作極為簡便；
[0022]4.本發(fā)明所述方法中通過兩次連續(xù)再生過程，可以合理控制再生時間與再生程度，保證反應(yīng)器的高效運行。
【具體實施方式】
[0023]以下對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0024]實施例1
[0025]一種脫除生物海綿鐵表層以Fe2O3.FeO為主的鈍化膜的方法，該方法包括如下步驟:
[0026]I)采用直徑為5.5cm，高50cm的有機(jī)玻璃柱作為反應(yīng)器，該反應(yīng)器內(nèi)部均勻裝填有體積比例為3: I的有機(jī)多孔載體和生物海綿鐵，采用鼓風(fēng)曝氣裝置進(jìn)行持續(xù)曝氣，控制溶解氧3mg/l ；
[0027]2)反應(yīng)器中的進(jìn)水采用化糞池出水，控制反應(yīng)器內(nèi)水力逆流運行停留時間為8h，同時監(jiān)測進(jìn)出水TP的變化；
[0028]3)待反應(yīng)器的出水TP濃度超過lmg/1時，關(guān)閉反應(yīng)器中的曝氣裝置，使反應(yīng)器處于厭氧狀態(tài)；
[0029]4)在反應(yīng)器中的生物海綿體載體處于淹沒狀態(tài)時，持續(xù)5d的時間減小發(fā)生海綿鐵鈍化的生物海綿鐵反應(yīng)器中的進(jìn)水，停止反應(yīng)器的運行，第一次海綿鐵鈍化膜再生反應(yīng)結(jié)束；
[0030]5)反應(yīng)器開始進(jìn)水、曝氣、常運行，第一次再生反應(yīng)中所釋放出溶于水中鈍化膜被連續(xù)排出反應(yīng)器外，然后重復(fù)上述的第一次再生的反應(yīng)步驟一遍，再生反應(yīng)完成。
[0031]實驗結(jié)果:
[0032]在進(jìn)水TP為6?8mg/l條件下，出水TP < lmg/1，運行一個月后，出水TP超過lmg/1，再生5d后繼續(xù)運行，出水TP又恢復(fù)到< lmg/1，如此反復(fù)3個月結(jié)果一樣，再生效果良好。
[0033]實施例2:
[0034]一種脫除生物海綿鐵表層以Fe2O3.FeO為主的鈍化膜的方法，該方法包括如下步驟:
[0035]I)采用直徑為5.5cm，高50cm的有機(jī)玻璃柱作為反應(yīng)器，該反應(yīng)器內(nèi)部均勻裝填有體積比例為3: I的有機(jī)多孔載體和生物海綿鐵，采用鼓風(fēng)曝氣裝置進(jìn)行持續(xù)曝氣，控制溶解氧2mg/l ；
[0036]2)反應(yīng)器中的進(jìn)水采用化糞池出水，控制反應(yīng)器內(nèi)水力逆流運行停留時間為8h，同時監(jiān)測進(jìn)出水TP的變化；
[0037]3)待反應(yīng)器的出水TP濃度超過lmg/1時，關(guān)閉反應(yīng)器中的曝氣裝置，使反應(yīng)器處于厭氧狀態(tài)；
[0038]4)在反應(yīng)器中的生物海綿體載體處于淹沒狀態(tài)時，持續(xù)3d的時間關(guān)閉發(fā)生海綿鐵鈍化的生物海綿鐵反應(yīng)器中的進(jìn)水，停止反應(yīng)器的運行，第一次海綿鐵鈍化膜再生反應(yīng)結(jié)束；
[0039]5)反應(yīng)器開始進(jìn)水、曝氣、常運行，第一次再生反應(yīng)中所釋放出溶于水中鈍化膜被連續(xù)排出反應(yīng)器外，然后重復(fù)上述的第一次再生的反應(yīng)步驟一遍，再生反應(yīng)完成。
[0040]實驗結(jié)果:
[0041]在進(jìn)水TP為2.5?4.5mg/l條件下，出水TP < 0.5mg/l，運行40d后，出水TP超過0.5mg/l，再生3d后繼續(xù)運行，出水TP又恢復(fù)到< 0.5mg/l，如此反復(fù)4個月結(jié)果一樣，再生效果明顯。
[0042]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種脫除生物海綿鐵表層以Fe 203.FeO為主的鈍化膜的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 1)采用直徑為5.5cm,高50cm的有機(jī)玻璃柱作為反應(yīng)器，該反應(yīng)器內(nèi)部均勻裝填有體積比例為3: I的有機(jī)多孔載體和生物海綿鐵，采用鼓風(fēng)曝氣裝置進(jìn)行持續(xù)曝氣，控制溶解氧 2-3mg/1 ； 2)所述的反應(yīng)器中的進(jìn)水采用化糞池出水，控制所述的反應(yīng)器內(nèi)水力逆流運行停留時間為8h，同時監(jiān)測進(jìn)出水TP的變化； 3)待所述的反應(yīng)器的出水TP濃度超過lmg/1時，關(guān)閉反應(yīng)器中的曝氣裝置，使所述的反應(yīng)器處于厭氧狀態(tài)； 4)在所述的反應(yīng)器中的生物海綿體載體處于淹沒狀態(tài)時，持續(xù)5d的時間減小或持續(xù)3d的時間關(guān)閉發(fā)生海綿鐵鈍化的生物海綿鐵反應(yīng)器中的進(jìn)水，停止反應(yīng)器的運行，第一次生物海綿鐵鈍化膜再生反應(yīng)結(jié)束； 5)所述的反應(yīng)器開始進(jìn)水、曝氣、常運行，第一次再生反應(yīng)中所釋放出溶于水中鈍化膜被連續(xù)排出反應(yīng)器外，然后重復(fù)上述的第一次再生的反應(yīng)步驟一遍，再生反應(yīng)完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫除生物海綿鐵表層以Fe203.FeO為主的鈍化膜的方法，其特征在于，所述的重復(fù)再生開始和所述的第一次再生反應(yīng)結(jié)束的中間間隔的好氧運行時間不超過2h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫除生物海綿鐵填料表層以Fe203.FeO為主的鈍化膜的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)器的反應(yīng)池中的水溫控制在常溫狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫除生物海綿鐵填料表層以Fe203.FeO為主的鈍化膜的方法，其特征在于，所述的海綿鐵反應(yīng)器的反應(yīng)池中的pH控制在6-9。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種脫除生物海綿鐵表層以Fe2O3·FeO為主的鈍化膜的方法，屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，其步驟為：反應(yīng)器內(nèi)部裝填有體積比例為3∶1的有機(jī)多孔載體和生物海綿鐵，持續(xù)曝氣，控制溶解氧2-3mg/l；反應(yīng)器中的進(jìn)水采用化糞池出水，控制反應(yīng)器內(nèi)水力逆流運行停留時間為8h，同時監(jiān)測進(jìn)出水TP的變化；待反應(yīng)器的出水TP濃度超過1mg/l時，關(guān)閉反應(yīng)器中的曝氣裝置，使反應(yīng)器處于厭氧狀態(tài)；在反應(yīng)器中的生物海綿體載體處于淹沒狀態(tài)時，持續(xù)5d的時間減小或持續(xù)3d的時間關(guān)閉發(fā)生海綿鐵鈍化的生物海綿鐵反應(yīng)器中的進(jìn)水，停止反應(yīng)器的運行；反應(yīng)器開始進(jìn)水、曝氣、運行，重復(fù)上述過程一次。該方法操作簡便，成本較低、運行處理效果高。
【IPC分類】C02F3-34, C02F3-30
【公開號】CN104743678
【申請?zhí)枴緾N201510108562
【發(fā)明人】李 杰, 李文譞
【申請人】蘭州交通大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月12日