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含锌废水处理技术的研究进展

  
评论: 更新日期:2011年09月09日
   李门楼等人[9]对天然硅藻土进行处理制备成改性硅藻土,在静态条件下,对改性硅藻土处理含锌废水进行了试验研究。结果表明,在废水pH 值4.0-7.0 、锌浓度0-100 mg/L 范围内,按锌与改性硅藻土质量比为l/30 投加改性硅藻土进行处理,锌去除率可达98%以上,且处理后废水近中性.含锌电镀废水经改性硅藻土处理后,废水中锌含量显著低于国家排放标准。
  通过对以上传统的物理化学方法的介绍可以看出,这些方法不同程度上存在投资大,运行费用高,治理后的水难以达标,污泥产量大等问题。表1-1 是部分传统电镀废水处理方法与生物法及活性污泥法之间的比较。
  表1-1 电镀废水处理方法的比较
  
  通过表1-1 的比较可以看出,生物法相比传统物理化学法有投资小、运行费用低、无二次污染等优点,使得越来越多的研究人员开始对生物法进行研究。
  2.2 生物法
  生物法是通过生物有机体或其代谢产物与金属离子之间的相互作用达到净化废水的目的,具有低成本、环境友好等优点,日趋成为世界各国研究的焦点[10]。生物处理方法根据
  其原理不同大致可以分为两类:生物吸附法和生物沉淀法。
  2.2.1 生物吸附法
  由于许多微生物具有一定的线性结构,有的表面具有较高的电荷和较强的亲水性或疏水性,能与颗粒通过各种作用(比如离子键、吸附等)相结合[11,12] ,如同高分子聚合物一样起着吸附剂的作用。国内外关于用生物吸附技术处理含锌废水的研究很多,主要集中在纯菌种的分离提取、基因工程菌的构造、混合菌的培养等方面。
  Pinghe Yin 等人[13]从淀粉废水中培养得到真菌团用于处理含镉废水的处理试验中,发现
  R.arrhizus 对Zn(II) 离子的吸附量为34.45mg/g。Vinta V Panchanadikar 等人[14]从大自然中分离得到P.aeruginosa 菌种,并用于处理含锌工业废水,试验证明P.aeruginosa 菌种对锌(II)离子的吸附量为30 mg/g。B.W.Atkinson 等[15] 研究了剩余活性污泥处理电镀废水,电镀废水主要含有锌,其浓度达到110mg/L,同时还含有少量的Cu2+ ,Cd2+ ,Ni2+ ,Cr3+和Cr6+,其研究结果表明活性污泥对锌的去除率高达96%,其他金属的浓度均在50mg/L 以上,其平均去除率为80%。生物吸附法由于其吸附容量一定、选择性高等特点[16],应用范围限制在低浓度(1~100mg/L)、单组分的含锌废水的处理。
  2.2.2 生物沉淀法
  生物沉淀法方法主要是利用微生物代谢活动将废水中的重金属转化为水不溶物而去除。生物沉淀法中所使用的微生物主要以硫酸盐还原菌(SRB)为代表。厌氧条件下的SRB 能还原硫酸盐将硫酸根转化为硫离子,从而使重金属离子生成不溶的金属硫化物沉淀而去除。由于多数重金属都以硫酸盐的形式存在于废水中,可以达到“以废制废”目的,另外,它还具有处理重金属种类多、处理彻底、处理潜力大等特点。SRB 在处理高硫酸盐的有机废水[17]、矿山酸性废水(AMD)[18]、电镀废水处理等方面研究取得了较大进展。马晓航等人[19] 研究了用硫酸盐还原菌处理含锌废水的厌氧污泥床工艺及影响运行的主要因素。结果表明,该工艺可在进水COD 和锌浓度分别为320 mg/L 与100 mg/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+浓度低于500 mg/L 时装置可以稳定运行,而当浓度达到600mg/L 时,硫酸盐还原菌受到Zn2+的明显毒害。当进水COD1500mg/L、Zn2+500 mg/L, 水力滞留时间为9h 时,装置的Zn2+容积去除率可达1329 mg/(L·d)。
  华尧煦等人[20]研究了SRB 厌氧污泥床处理含锌废水的处理,锌的去除率可达99%。但废水中锌的最高允许浓度为500mg/l,超过这一浓度后,虽然反应器中有一定的缓冲作用,SRB 受到毒害,影响处理效果。
  以硫酸盐还原菌为代表的生物沉淀法处理含锌废水具有处理费用低、去除率高的优点。在研究取得进展的同时,也暴露了营养源不能被生物充分利用,导致出水的COD 值高[21]; 金属离子的毒害作用影响处理效果等缺陷。
  3.固定化技术在重金属废水处理中的应用
  固定化生物技术是现代生物工程领域中的一项新兴技术。是使生物催化剂更广泛、更有
  效使用的一种重要手段。国内生物固定化技术始于20 世纪70 年代初期,中国科学院微生物研究所和上海生物化学研究同时开始了固定化酶的研究工作。1973 年,中国科学院微生物所固定化酶研究小组首先成功将黑曲霉葡萄糖淀粉酶吸附到DEAE-SephadexA50 上。70 年代后期,许多单位相继开展了固定化酶和固定化细胞的应用研究。
1978 年,全国首届酶工程会议后,固定化生物技术的研究与应用迅速扩展到全国各地,并取得了一些可喜的成绩。现在,固定化生物技术如雨后春笋般迅猛发展,已由原来的单一固定化酶、固定化微生物发展到固定化动植物细胞、固定化细胞器、固定化原生质体、固定化微生物分生孢子以及酶与微生物细胞、好氧微生物与厌氧微生物的联合固定化等。
 
  P.K.Wong[22] 研究了用固定化细胞除Cu(II)的技术,将Pseudomonas putida-11 细胞包埋在丙烯酰铵中,Cu(II)的去除率在pH 为8.0 时达到最大;固定化小球在生化反应其中反复使用了五次而没有降低对Cu(II)的去除能力。
  4.前景与展望
  固定化微生物技术使得微生物经固定化后,对有毒物质的承受能力及降解能力都有明显提高[23] 。其中SRB 污泥法[24] 是SRB 被包裹在微生物絮体(或颗粒)内,自然形成的微生物絮体或颗粒污泥,可以看成是SRB 固定化生物技术的雏形。内聚营养源SRB 污泥固定化新技术基于对SRB 污泥在处理重金属废水过程中内、外环境营造,以期在苛刻外环境下(酸性、金属离子等)能够快速、高效处理重金属废水,同时,极大降低出水有机物量,避免外加营养源带来的二次污染。因此,希望此技术能在处理含锌废水方面进一步发展,也为重金属废水的处理展开新的发展平台。
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