從化纖PTA廢水生物處理剩余污泥中去除并回收鈷、錳金屬的生物方法技術

本發明專利技術公開的從化纖PTA廢水生物處理剩余污泥中去除并回收鈷、錳金屬化合物的生物方法是采用微生物菌液對化纖剩余污泥進行生物淋濾，將鈷、錳離子從泥相洗脫到液相中，在液相中加堿調節pH去除殘余鐵離子，對去除殘余鐵離子后的上清液加堿調節pH使液相中的鈷錳離子沉淀下來，通過沉淀分離，干燥后獲得鈷、錳金屬化合物。本發明專利技術采用的生物淋濾技術對污泥中的鈷錳離子去除率高，達到85%以上；回收物中鈷錳含量可達85%以上，有一定的經濟價值；回收金屬離子后污泥的脫水性能明顯改善，可降低外排污泥量30%。本發明專利技術不僅有助于解決PTA廢水處理過程中帶來的污泥污染，而且在污染治理過程中回收了鈷錳金屬，具有顯著的經濟效益和社會效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于廢棄物生物處理及回收
，主要涉及的是一種從化纖PTA廢水生物處理剩余污泥中去除及回收鈷、錳金屬的生物方法。
技術介紹
PTA (Pure terephthalic acid)是生產PET聚酯的重要原料。在PTA生產過程中，所產生的廢水中除含有大量的苯甲酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸等有機化合物外，還含有鈷、錳等金屬化合物，這些金屬化合物來源于對苯二甲酸生產過 程中的催化劑，當催化劑使用一段時間后，催化活性減弱，鈷錳離子隨著廢水進入污水處理系統。經活性污泥法處理后，鈷、錳離子從液相進入污泥相中，并逐步富集，污泥經脫水壓濾后外送處理。鈷錳金屬離子在PTA污水處理系統污泥中的累積是導致污泥活性降低，沉降性能差的重要原因之一，即使投加絮凝劑(如聚丙烯酰胺等)，污泥脫水依然困難，投加絮凝劑不僅增加了污泥處理成本，還對環境帶來了二次污染。每年排放的廢泥中鈷、錳金屬離子含量超標，由于傳統回收技術的局限，無法實現鈷錳分離，既浪費了金屬資源又對環境帶來危害，污泥的堆放占地面積大而且產生的惡臭嚴重污染環境，污泥的處理已成為化工行業環保工作的難題。對于化纖PTA廢液中的高濃度鈷錳回收一般采用物化方法，已有專利中CN101423279采用加堿控制pH從精對苯二甲酸精制廢水中回收鈷錳；CN101259418由打漿廢水經冷卻、富集、酸化、蒸發除雜、溴化回收鈷錳催化劑；CN101134628采用離子交換系統回收濃縮液中的鈷錳催化劑等。對于化纖PTA廢水生物處理剩余污泥中的鈷錳去除及回收研究較少，專利CN101037235-A通過將活性污泥干燥、焚燒，再經酸溶及相關吸附、萃取工藝回收鈷錳；目前尚未見到將生物淋濾技術用于去除并回收化纖PTA廢水生物處理剩余污泥中鈷錳的相關專利報道。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種從化纖PTA廢水生物處理剩余污泥中去除并回收鈷、錳金屬的生物方法，解決剩余污泥脫水性能差和污泥中重金屬對環境污染的問題，同時減少污泥外排量，回收金屬實現資源再生利用。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的 本專利技術采用微生物菌液，在以硫酸亞鐵為底物生長的過程中，對化纖PTA廢水生物處理剩余污泥進行生物淋濾，將鈷、錳金屬離子從泥相洗脫到液相中，在液相中加堿調節PH去除殘余鐵離子，對去除殘余鐵離子后的上清液加堿調節pH使液相中的鈷錳離子沉淀下來，通過沉淀分離，干燥后獲得鈷、錳金屬化合物。本專利技術所述的微生物菌液采用前期選育的氧化亞鐵硫桿菌，以氧化亞鐵硫桿菌培養基為微生物培養液，于30-35°C好氧培養而得到。本專利技術所述的生物淋濾是在化纖PTA廢水生物處理剩余污泥中按1%比例泵入培育好的微生物菌液，投加15g/L七水硫酸亞鐵到污泥中作為微生物生長基質，對污泥曝氣，氧化亞鐵硫桿菌在污泥中增殖并產酸，實現對污泥的生物淋濾，將鈷錳離子從泥相洗脫到液相中。本專利技術所述殘余鐵離子的去除是在生物淋濾泥液中加堿逐步調節pH到4. 5-5. 5，將液相中殘余的少量鐵離子隨污泥一同沉淀下來，靜置分層，鈷錳離子留在上清液中，下層泥外排。本專利技術所述的鈷錳沉淀是指在含鈷錳金屬離子的上清液中加堿逐步調pH到10. 5-11. 5，將鈷錳金屬離子沉淀下來.。本專利技術所述的沉淀分離是將鈷錳沉淀物經泥水分離，過濾分離，干燥，磨碎，獲得鈷錳金屬化合物產品。 本專利技術通過對化纖PTA廢水生物處理剩余污泥進行生物淋濾、鐵離子去除，再經加堿及相關分離、干燥工藝制取氫氧化鈷和氫氧化錳，鈷錳回收率可達85% ;本專利技術用微生物的方法去除回收鈷錳，生產成本低；去除鈷錳后的PTA廢水生物處理污泥沉降性能、脫水性能明顯改善，減少了污泥外排體積。本專利技術既解決了 PTA工業生產帶來的污泥污染，同時在污泥污染的治理過程中獲得了鈷錳金屬，具有顯著的經濟效益和社會效益。具體實施例方式下面結合實施例對本專利技術進一步說明，但本專利技術不局限以下實施例。實施例I 5L裝置實驗本實施例采用培育的氧化亞鐵硫桿菌作為菌種，以硫酸亞鐵為微生物生長底物，加入少量微生物生長所需營養，采用批次實驗，在錐形瓶搖床實驗的基礎上，對化纖PTA廢水生物處理污泥進行5L的實驗室模擬實驗，實驗連續運行40天。具體步驟如下 (I)菌液培養 氧化亞鐵硫桿菌培養基組成為(NH4) 2S04 2. 0g, KCL O. 10g, MgSO4. 7H20 O. 25g，K2HPO40.25g, Ca (NO3) 2. 4H20 0. Olg, FeSO4. 7H20 50g/L，蒸餾水 IL0在IL燒杯中加入500ml培養基，按10%接入優化好的氧化亞鐵硫桿菌，30°C曝氣培養。(2)污泥配制 采用中國石化洛陽分公司化纖PTA廢水生物處理濃縮污泥和PTA出水配置成含水99%的泥液。(3)生物淋濾 在容積5L的玻璃器皿中加入5L配置好的泥液，按10%加入培養好的菌液，按15g/I加入七水硫酸亞鐵，放置磁力攪拌器上，進行生物淋濾，30°C運行24-48h，待pH降低到1.8-2. 5時，換掉一半泥液，重新加入一半配制泥液開始第二批次生物淋濾。(4)鐵離子的去除 在換出的生物淋濾泥液中加入碳酸氫鈉調PH到4. 5-5. 5，Fe3+完全沉淀為Fe (OH) 3，靜置后，殘余的鐵離子隨泥層沉淀下來。(5)鈷錳化合物的回收 去掉下層泥層和Fe (OH)3沉淀，上清液倒入5L燒杯，繼續加入碳酸氫鈉調pH，均勻曝氣，pH在9. 0-10，Co2+完全沉淀為Co(OH)2, pH在10-11，Mn2+完全沉淀為Mn(OH)2,調PH10. 5-11. 5，鈷錳離子從液相中沉淀出來，獲得Co2+、Mn2+的完全沉淀，靜置后成為可回收的金屬資源，再經濾紙過濾、烘箱烘干獲得鈷錳化合物。經測定，原污泥中Co2+含量27512. 43mg/kg，Mn2+含量44749. 40mg/kg，在實驗室裝置實驗中經生物淋濾后，監測換出泥液，結果表明泥相中鈷錳大量進入液相，泥中殘余Co2+含量2085. 21mg/kg, Mn2+含量1500. 4mg/kg，污泥中鈷錳去除率在90%以上；去除金屬后污泥沉降性能改善明顯，SV30 (100ml污泥30分鐘沉降比)從90%降到50%以下；經生物淋濾 洗脫到液相中的鈷錳離子通過加堿去除殘余的鐵離子后，再加堿沉淀，獲得鈷錳沉淀物，純度達85%。實施例2 5m3實驗在中國石化洛陽分公司PTA污水處理車間進行5m3/批的剩余污泥鈷錳去除并回收現場實驗，試驗分別在I個菌種罐和5個反應罐中完成(依順序分別是均質罐、生物淋濾罐、沉淀分離罐、鈷錳回收罐、污泥存儲罐)，具體步驟如下 (I)菌液培育 在Im3菌種罐中加入O. 5m3氧化亞鐵硫桿菌培養基，按10%比例投加實驗室培養好的氧化亞鐵硫桿菌菌液50L，曝氣48小時。(2)污泥均質 將來至化纖二級生物處理池的含水99%的剩余污泥在容積IOm3均質罐混合均勻。(3)生物淋濾 在生物淋濾罐中泵入均質后的污泥液10m3，按5%投加在菌種罐培養好的氧化亞鐵硫桿菌菌液O. 5m3，以15g/L的濃度加入微生物生長基質七水硫酸亞鐵，充分曝氣，當泥液的pH從初始的6. 0-7. O降低到I. 5-2. 5，將生物淋濾完成后的泥液用泵打走1/2 (即5m3)進入第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從化纖PTA廢水生物處理剩余污泥中去除并回收鈷、錳金屬的生物方法，其特征是:？采用微生物菌液，在以硫酸亞鐵為底物生長的過程中，對化纖PTA廢水生物處理剩余污泥進行生物淋濾，將鈷、錳金屬離子從泥相洗脫到液相中，在液相中加堿調節pH去除殘余鐵離子，對去除殘余鐵離子后的上清液加堿調節pH使液相中的鈷錳離子沉淀下來，通過沉淀分離，干燥后獲得鈷、錳金屬化合物。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉永斌，李大平，謝福嶺，王曉梅，程俊梅，劉柯，房傳興，王玉建，劉濤，牛新征，康冠軍，張愛華，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：