重金屬廢水的微生物處理分析研究 環(huán)境工程專業(yè)

重金屬廢水的微生物處理分析研究環(huán)境工程專業(yè)摘要：重金屬廢水中主要含有銅、鉻、鋅、鎘、鎳等金屬離子。這些金屬離子毒性較大，這里主要介紹一些比較常用的方法：微生物法治理電鍍廢水技術(shù)，利用微生物功能菌將廢水中的重金屬離子富集于功能菌的表面而達到去除廢水中的重金屬離子；化學分類法處理電鍍生產(chǎn)廢水的技術(shù)，統(tǒng)一收集廢水，并將含鉻廢水和含銅鎳廢水分開處理，進行分類收集，分開治理?；钚晕勰嗵幚?，分別從不同類型活性污泥，處理不同重金屬論述了活性污泥處理重金屬廢水的效果。關(guān)鍵詞：重金屬微生物廢水引言：重金屬，特別是汞、鎘、鉛、鉻等具有顯著和生物毒性。它們在水體中不能被微生物降解，而只能發(fā)生各種形態(tài)相互轉(zhuǎn)化和分散、富集過程(即遷移)。重金屬污染在其危害環(huán)境方面的特點是：微量濃度即可產(chǎn)生毒性(一般為1~10mg/L，汞、鎘為0.01~0.001mg/L)；在微生物作用會轉(zhuǎn)化為毒性更強的有機金屬化合物(如洋－甲基汞)；可被生物富集，通過食物鏈進入人體，造成慢性路線。親硫重金屬元素(汞、鎘、鉛、鋅、硒、銅、砷等)與人體組織某些酶的巰基(-SH)有特別大的親合力，能抑制酶的活性，親鐵元素(鐵、鎳)可在人體的腎、脾、肝內(nèi)累積，抑制精氨酶的活性。六價鉻可能是蛋白質(zhì)和核酸的沉淀劑，可抑制細胞內(nèi)谷胱甘肽還原酶，導致高鐵血紅蛋白，可能致癌，過量的釩和錳(親巖元素)則能損害神經(jīng)系統(tǒng)的機能[1]。所以要妥善處理這種廢水。1.微生物法治理電鍍廢水技術(shù)1.1流程：微生物法治理電鍍廢水是利用微生物功能菌將電鍍廢水中的金屬離子通過還原、吸附、絮凝、包藏、絡合和螯合作用，將廢水中的重金屬離子富集于功能菌的表面而達到去除廢水中的重金屬離子。功能菌在培菌池中通過加入專用生長劑使其不斷生長繁殖，保障連續(xù)大規(guī)模用菌需求。功能菌的菌液與電鍍廢水混合發(fā)生作用，高效還原六價鉻為三價鉻，三價鉻、鋅、銅、鎳和鎘等二價金屬離子被菌體富集，將廢水中的重金屬離子被菌體吸咐沉淀去除，再經(jīng)固液分離，廢水被凈化，固液分離的上清液可以回用。[2]在富集回收重金屬離子的同時，功能菌對pH的緩沖作用，使治理后的pH值始終保持在6~9之間。1.2.特點：由于微生物的生長易控制，生長繁殖速度快，其生長所需營養(yǎng)成本低、用量少，決定了運行費用低。而且微生物高效快速還原六價鉻，無二次污染，能回收菌泥中的金屬，因此，使用周期長，管理方便。1.3.出水水質(zhì)：處理后排放水中六價鉻、總鉻、鋅、銅、鎳、鎘等金屬低于《污水綜合排放標準》(GB8978-96)見表1。第一類污染物最高允許排放濃度單位：mg/Ｌ項目pHCr6+TCrCu2+Zn2+Ni2+Cd2+進水4~81~621~674~65~184~61~3出水7.510.0330.2010.0440.3390.1490.003國際6~5.01.00.1國際/出4.主要設備微生物法治理電鍍廢水技術(shù)的主要設備有培菌池，生物反應器，調(diào)節(jié)池，泵房，沉淀池，消毒池，主控室，化驗室等。2.化學分類法處理電鍍生產(chǎn)廢水的技術(shù)2.1.流程廢水主要成分為含鉻廢水和含銅、鎳廢水。由于Cr(OH)3完全沉淀的pH范圍在8左右而Ni(OH)2完全沉淀的pH范圍在9.5左右[3]，為了盡可能減少鉻、鎳沉淀過程中由于兩種沉淀物完全沉淀pH范圍不同而產(chǎn)生相互干擾，分設了兩個調(diào)節(jié)池，用于貯存含鉻廢水和含銅、鎳廢水。含鉻廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池1后進入還原池，在這里通過控制pH值在2.3左右投加FeSO4，將六價鉻還原成三價鉻，并通過投加石灰乳形成Cr(OH)3沉淀。經(jīng)過還原池反應后形成的泥水混合物由泵抽至污泥池進行沉淀濃縮。另一方面，含銅、鎳廢水由調(diào)節(jié)池2自流進入中和反應池，投加石灰乳調(diào)節(jié)pH值在9.5左右，充分攪拌之后由污水泵提升到水力澄清池中進行泥水分離，其出水經(jīng)調(diào)節(jié)pH和過濾后即可達標外排。水力澄清池中的污泥由重力流進入污泥池進行濃縮。由于污泥池的上清夜中仍存有一定量的鉻、鎳等，所以必須回流到中和反應池中參與下一次處理。濃縮污泥經(jīng)壓濾后排入污泥干化場干化，壓濾出水和干化場的濾液也須回流到中和反應池內(nèi)。[4]整個廢水處理工藝參見圖1。圖1.化學分類法處理電鍍廢水工藝2.2特點：采用化學分類法處理電鍍廢水，對銅、鎳、鉻的完全沉淀環(huán)境進行分別控制，從而避免了彼此之間相互干擾。有效解決了傳統(tǒng)化學法出水水質(zhì)差的缺點，出水水質(zhì)明顯優(yōu)于混合電鍍廢水的處理效果。2.3出水水質(zhì)：出水水質(zhì)良好，監(jiān)測指標均達到《污水綜合排放標準》(GB8978-96)一級標準，見表2.廢水的主要污染物均得到高效去除，總鉻、總鎳、總銅的去除率均達到99%以上。2.4.主要設備：攪拌器、漩渦氣泵、防腐泵、濃漿泵、壓濾機3.活性污泥對重金屬廢水的處理3.1原理：活性污泥可分為厭氧污泥和好氧污泥。好氧污泥主要利用生物絮凝和細菌分泌的胞外聚合物吸附—螯合重金屬，因為好氧污泥含有的胞外聚合物和所帶負電荷均高于厭氧污泥，所以好氧污泥比厭氧污泥更易形成絮凝體，去除水中的重金屬。厭氧污泥主要利用細菌分解產(chǎn)物沉淀重金屬。重金屬的沉淀主要是利用污泥中微生物新陳代謝產(chǎn)物與重金屬離子直接生成難溶性的沉淀，或?qū)⒅亟饘龠€原后再生成難溶性的沉淀，從而達到從水相去除的目的。用SRB處理重金屬廢水是近年發(fā)展很快的方法。其原理是利用SRB在厭氧條件下產(chǎn)生的H2S和廢水中的重金屬反應，生成金屬硫化物沉淀以去除重金屬離子。[5]不同類型的污泥吸附重金屬的效果也不盡相同。E．Bux等[6]，對剩余活性污泥和消化污泥吸附鋅作了對比研究。當處理鋅的質(zhì)量濃度為1200mg/L的廢水時，剩余活性污泥與消化污泥各自的最大吸附量為22.65和16.8mg/g，剩余污泥吸附鋅的能力要強于消化污泥，同時隨著鋅濃度的提高剩余污泥的吸附總量也提高了，這是因為剩余污泥比消化污泥具有更高電負性。3.2活性污泥對不同重金屬的去除效果3.2.1鋅B．W．Atkinson等[7]研究了剩余活性污泥處理電鍍廢水，該電鍍廢水中主要含有110mg/L鋅，同時還含有少量的Cu2+，Cd2+，Ni2+，Cr3+和Cr6+戶，其研究結(jié)果表明活性污泥對鋅的去除率高達96%，其他金屬平均去除率均為80%以上。馬曉航等[8]，研究了用SRB(硫酸鹽還原菌)處理含鋅廢水的活性污泥床工藝及影響運行的主要因素，該工藝可在進水COD和鋅的質(zhì)量濃度分別為320mg/L與100mg/L時有效運行，有機物和Zn2+的去除率分別達到73.8％和99.63％。在水力滯留時間降至6h時，Zn2+的去除率仍可達94.55%。進水Zn2+的質(zhì)量濃度低于500mg/L時裝置可以穩(wěn)定運行，而當質(zhì)量濃度達到600mg/L時，硫酸鹽還原菌受到Zn2+的明顯毒害，去除效果顯著降低。3.2.2鉛王士龍等[9]利用活性污泥對含鉛廢水進行了研究。結(jié)果表明，當廢水pH值控制在4-9范圍內(nèi)，(Pb2+)小于100mg/L，鉛與活性污泥的質(zhì)量比為1:300時，鉛的去除率均在99%以上，而其它酸度范圍去除率均較低。3.3.3鉻王士龍等[10]還利用活性污泥處理含鉻廢水，當Cr(Ⅵ)在20mg/L以內(nèi)的電鍍廢水，pH值控制在3—10之間時；其去除率達到95%以上。4.總結(jié)分別介紹了以上三種處理重金屬廢水的方法后，對其比較可以發(fā)現(xiàn)，微生物法治理電鍍廢水技術(shù)由于工藝流程簡單，微生物生長速度快，易控制，而且其生長使用的營養(yǎng)物質(zhì)價格低廉，因此成本最低?；瘜W分類法是統(tǒng)一回收，在進行分別控制和沉淀，從而避免了彼此的相互干擾，有效地解決了出水水質(zhì)差的缺點。實踐證明，出水水質(zhì)明顯優(yōu)于混合電鍍廢水的處理效果?；钚晕勰嗵幚碇亟饘購U水雖然也有成本低，污泥來源廣泛等優(yōu)點，但處理后的活性污泥中仍含有金屬成分，需對其進行再回收。所以相比較而言，我個人覺得微生物法治理電鍍廢水技術(shù)最好，其還有一個突出的優(yōu)點就是由于功能菌對pH值得緩沖作用，形成一種中性環(huán)境，其設備的壽命是長期在酸、堿環(huán)境中工作設備的幾十倍。(經(jīng)國家檢測表明，SR的功能菌無毒，無致命性，對植物、動物的生物和遺傳物不利的影響。[11])參考文獻：[1]邱廷省,王俊峰,重金屬污染土壤治理技術(shù)應用現(xiàn)狀與展望,四川有色金屬,2003,2:45-47[2]馬文漪,楊柳燕,環(huán)境微生物工程,南京大學出版社,南京，56-60[3]湯坤賢,陳敏兒等,pH值調(diào)控在電鍍廢水處理中的作用,福建環(huán)保,2002,19(2):34-35.[4]黃明,魏彩春等,化學分類法處理電鍍生產(chǎn)廢水的技術(shù)運用，/html/001/012/002/002/36318.htm[5]劉恢,

柴立元,

閔小波,

王云燕,

于霞,活性污泥處理重金屬廢水的研究進展,廢水處理新技術(shù),2003,4(1):128-134[6]FBux,Batkinson,HCKasan,Zincbiosorptionbywasteactivatedanddigestedsludges[J],Wat.Sci.Tech.,1999,39(10):127-130.[7]BWAtkinson,FBux,HCKasan,Bioremediationofmetal-contaminatedindustrialeffluentsusingwastesludges[J],WaterScienceandTechnology,1996,34(9):9-15．[8]馬曉航,華堯熙,葉雪明,硫酸鹽