重金属废水的微生物处理分析研究 环境工程专业

重金属废水的微生物处理分析研究环境工程专业摘要：重金属废水中主要含有铜、铬、锌、镉、镍等金属离子。这些金属离子毒性较大，这里主要介绍一些比较常用的方法：微生物法治理电镀废水技术，利用微生物功能菌将废水中的重金属离子富集于功能菌的表面而达到去除废水中的重金属离子；化学分类法处理电镀生产废水的技术，统一收集废水，并将含铬废水和含铜镍废水分开处理，进行分类收集，分开治理。活性污泥处理，分别从不同类型活性污泥，处理不同重金属论述了活性污泥处理重金属废水的效果。关键词：重金属微生物废水引言：重金属，特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染在其危害环境方面的特点是：微量浓度即可产生毒性(一般为1~10mg/L，汞、镉为0.01~0.001mg/L)；在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋－甲基汞)；可被生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性，亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能[1]。所以要妥善处理这种废水。1.微生物法治理电镀废水技术1.1流程：微生物法治理电镀废水是利用微生物功能菌将电镀废水中的金属离子通过还原、吸附、絮凝、包藏、络合和螯合作用，将废水中的重金属离子富集于功能菌的表面而达到去除废水中的重金属离子。功能菌在培菌池中通过加入专用生长剂使其不断生长繁殖，保障连续大规模用菌需求。功能菌的菌液与电镀废水混合发生作用，高效还原六价铬为三价铬，三价铬、锌、铜、镍和镉等二价金属离子被菌体富集，将废水中的重金属离子被菌体吸咐沉淀去除，再经固液分离，废水被净化，固液分离的上清液可以回用。[2]在富集回收重金属离子的同时，功能菌对pH的缓冲作用，使治理后的pH值始终保持在6~9之间。1.2.特点：由于微生物的生长易控制，生长繁殖速度快，其生长所需营养成本低、用量少，决定了运行费用低。而且微生物高效快速还原六价铬，无二次污染，能回收菌泥中的金属，因此，使用周期长，管理方便。1.3.出水水质：处理后排放水中六价铬、总铬、锌、铜、镍、镉等金属低于《污水综合排放标准》(GB8978-96)见表1。第一类污染物最高允许排放浓度单位：mg/Ｌ项目pHCr6+TCrCu2+Zn2+Ni2+Cd2+进水4~81~621~674~65~184~61~3出水7.510.0330.2010.0440.3390.1490.003国际6~5.01.00.1国际/出4.主要设备微生物法治理电镀废水技术的主要设备有培菌池，生物反应器，调节池，泵房，沉淀池，消毒池，主控室，化验室等。2.化学分类法处理电镀生产废水的技术2.1.流程废水主要成分为含铬废水和含铜、镍废水。由于Cr(OH)3完全沉淀的pH范围在8左右而Ni(OH)2完全沉淀的pH范围在9.5左右[3]，为了尽可能减少铬、镍沉淀过程中由于两种沉淀物完全沉淀pH范围不同而产生相互干扰，分设了两个调节池，用于贮存含铬废水和含铜、镍废水。含铬废水经调节池1后进入还原池，在这里通过控制pH值在2.3左右投加FeSO4，将六价铬还原成三价铬，并通过投加石灰乳形成Cr(OH)3沉淀。经过还原池反应后形成的泥水混合物由泵抽至污泥池进行沉淀浓缩。另一方面，含铜、镍废水由调节池2自流进入中和反应池，投加石灰乳调节pH值在9.5左右，充分搅拌之后由污水泵提升到水力澄清池中进行泥水分离，其出水经调节pH和过滤后即可达标外排。水力澄清池中的污泥由重力流进入污泥池进行浓缩。由于污泥池的上清夜中仍存有一定量的铬、镍等，所以必须回流到中和反应池中参与下一次处理。浓缩污泥经压滤后排入污泥干化场干化，压滤出水和干化场的滤液也须回流到中和反应池内。[4]整个废水处理工艺参见图1。图1.化学分类法处理电镀废水工艺2.2特点：采用化学分类法处理电镀废水，对铜、镍、铬的完全沉淀环境进行分别控制，从而避免了彼此之间相互干扰。有效解决了传统化学法出水水质差的缺点，出水水质明显优于混合电镀废水的处理效果。2.3出水水质：出水水质良好，监测指标均达到《污水综合排放标准》(GB8978-96)一级标准，见表2.废水的主要污染物均得到高效去除，总铬、总镍、总铜的去除率均达到99%以上。2.4.主要设备：搅拌器、漩涡气泵、防腐泵、浓浆泵、压滤机3.活性污泥对重金属废水的处理3.1原理：活性污泥可分为厌氧污泥和好氧污泥。好氧污泥主要利用生物絮凝和细菌分泌的胞外聚合物吸附—螯合重金属，因为好氧污泥含有的胞外聚合物和所带负电荷均高于厌氧污泥，所以好氧污泥比厌氧污泥更易形成絮凝体，去除水中的重金属。厌氧污泥主要利用细菌分解产物沉淀重金属。重金属的沉淀主要是利用污泥中微生物新陈代谢产物与重金属离子直接生成难溶性的沉淀，或将重金属还原后再生成难溶性的沉淀，从而达到从水相去除的目的。用SRB处理重金属废水是近年发展很快的方法。其原理是利用SRB在厌氧条件下产生的H2S和废水中的重金属反应，生成金属硫化物沉淀以去除重金属离子。[5]不同类型的污泥吸附重金属的效果也不尽相同。E．Bux等[6]，对剩余活性污泥和消化污泥吸附锌作了对比研究。当处理锌的质量浓度为1200mg/L的废水时，剩余活性污泥与消化污泥各自的最大吸附量为22.65和16.8mg/g，剩余污泥吸附锌的能力要强于消化污泥，同时随着锌浓度的提高剩余污泥的吸附总量也提高了，这是因为剩余污泥比消化污泥具有更高电负性。3.2活性污泥对不同重金属的去除效果3.2.1锌B．W．Atkinson等[7]研究了剩余活性污泥处理电镀废水，该电镀废水中主要含有110mg/L锌，同时还含有少量的Cu2+，Cd2+，Ni2+，Cr3+和Cr6+户，其研究结果表明活性污泥对锌的去除率高达96%，其他金属平均去除率均为80%以上。马晓航等[8]，研究了用SRB(硫酸盐还原菌)处理含锌废水的活性污泥床工艺及影响运行的主要因素，该工艺可在进水COD和锌的质量浓度分别为320mg/L与100mg/L时有效运行，有机物和Zn2+的去除率分别达到73.8％和99.63％。在水力滞留时间降至6h时，Zn2+的去除率仍可达94.55%。进水Zn2+的质量浓度低于500mg/L时装置可以稳定运行，而当质量浓度达到600mg/L时，硫酸盐还原菌受到Zn2+的明显毒害，去除效果显著降低。3.2.2铅王士龙等[9]利用活性污泥对含铅废水进行了研究。结果表明，当废水pH值控制在4-9范围内，(Pb2+)小于100mg/L，铅与活性污泥的质量比为1:300时，铅的去除率均在99%以上，而其它酸度范围去除率均较低。3.3.3铬王士龙等[10]还利用活性污泥处理含铬废水，当Cr(Ⅵ)在20mg/L以内的电镀废水，pH值控制在3—10之间时；其去除率达到95%以上。4.总结分别介绍了以上三种处理重金属废水的方法后，对其比较可以发现，微生物法治理电镀废水技术由于工艺流程简单，微生物生长速度快，易控制，而且其生长使用的营养物质价格低廉，因此成本最低。化学分类法是统一回收，在进行分别控制和沉淀，从而避免了彼此的相互干扰，有效地解决了出水水质差的缺点。实践证明，出水水质明显优于混合电镀废水的处理效果。活性污泥处理重金属废水虽然也有成本低，污泥来源广泛等优点，但处理后的活性污泥中仍含有金属成分，需对其进行再回收。所以相比较而言，我个人觉得微生物法治理电镀废水技术最好，其还有一个突出的优点就是由于功能菌对pH值得缓冲作用，形成一种中性环境，其设备的寿命是长期在酸、碱环境中工作设备的几十倍。(经国家检测表明，SR的功能菌无毒，无致命性，对植物、动物的生物和遗传物不利的影响。[11])参考文献：[1]邱廷省,王俊峰,重金属污染土壤治理技术应用现状与展望,四川有色金属,2003,2:45-47[2]马文漪,杨柳燕,环境微生物工程,南京大学出版社,南京，56-60[3]汤坤贤,陈敏儿等,pH值调控在电镀废水处理中的作用,福建环保,2002,19(2):34-35.[4]黄明,魏彩春等,化学分类法处理电镀生产废水的技术运用，/html/001/012/002/002/36318.htm[5]刘恢,

柴立元,

闵小波,

王云燕,

于霞,活性污泥处理重金属废水的研究进展,废水处理新技术,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]马晓航,华尧熙,叶雪明,硫酸盐