含重金屬離子廢水的生物處理

1、含重金屬離子廢水的生物處理含重金屬離子廢水的生物處理煤礦、金屬硫化物礦山、鐵礦山是金屬污染水環(huán)境的主要來源。重金屬離子廢水一般采用物化法進(jìn)行處理，如自然凈化、化學(xué)沉淀、離子交換吸附、蒸發(fā)和電解等。生物化學(xué)法作為一種低能量消耗的處理方法，一般用于處理有機(jī)物含量較高的污水，對于重金屬離子等無機(jī)物的去除，20世紀(jì)80年代以來國內(nèi)外正積極地開展研究和合作。1重金屬與微生物重金屬與微生物1.11.1重金屬的抑制作用重金屬的抑制作用重金屬超過某一

2、濃度時(shí)，就會顯示出對生物的毒害作用，表1列出活性污泥處理設(shè)施中重金屬允許濃度。表1活性污泥處理中重金屬允許濃度活性污泥處理中重金屬允許濃度mgL銅鋅汞六價(jià)鉻三價(jià)鉻鐵鉛鎘砷150.010.53100.50.10.2當(dāng)曝氣池進(jìn)水中含銅為5mgL時(shí)對于去除BOD5的阻礙率為15%；含鋅為10mgL時(shí)BOD5去除率明顯降低汞濃度為0.5mgL時(shí)不利于活性污泥的凝聚含量為0.25mgL時(shí)對BOD5的檢測過程呈現(xiàn)毒性含鐵為20mgL時(shí)也對BOD5

3、的檢測過程呈現(xiàn)毒性含鉛為1mgL以上時(shí)會推遲細(xì)菌繁殖并使去除率下降；含鎘為2.5mgL時(shí)對BOD5的檢測過程呈現(xiàn)毒性。須藤［1］用Ilm(Medianinhibitylimit，即能使比增殖速率降低50%的濃度)來評價(jià)金屬鹽對原生動物增殖速率的影響(見表2)。小口鐘蟲和蓋蟲類是活性污泥中重要的生物，在出水良好的情況下，兩者都為優(yōu)勢種類，如果其個(gè)體數(shù)下降，則說明處理水質(zhì)正在下降。表2重金屬對原生動物增殖速率的影響重金屬對原生動物增殖速率

4、的影響mgL抑制極限原生動物的種名CuCrCdZnFeAl小口鐘蟲0.250.530.490.900.473.4彎豆形蟲0.3212.90.068.82656蓋蟲類0.2720.20.110.42110.031.21.2重金屬耐受菌重金屬耐受菌對較高濃度重金屬離子有耐受性的細(xì)菌，如假單胞桿菌屬、酵母菌和霉菌等，這些微生物可將廢水中的重金屬離子攝入菌細(xì)胞內(nèi)再去除。友枝等人從活性污泥中分離出對汞、鉻、銅有耐受性的微球菌屬和假單胞桿菌屬的細(xì)菌

5、，在含汞為值達(dá)到8時(shí)也不能完全被去除，但在pH值為4時(shí)便可生成氫氧化鐵沉淀去除，這使中和劑用量和沉淀物量大大減少，降低了處理成本。①氧化段德興銅礦廢水：pH=3.0進(jìn)水量為143～168mLmin回流泥量為165～190mLmin充氣量為7Lmin水力停留時(shí)間為1h；Fe2進(jìn)水濃度為1364～1757mgL出水降到47.3～194mgL氧化率達(dá)86%～98%。武山銅礦廢水：pH=3.0充氣量為0.30m3(m2min)氧化時(shí)間為0.

6、5h對Fe2的氧化率達(dá)98%；槽中細(xì)菌數(shù)為107～108個(gè)mL回流污泥中細(xì)菌數(shù)為107～109個(gè)mL沉淀池上清液細(xì)菌數(shù)為104～105個(gè)mL。控制污泥回流量，保持回流到氧化槽內(nèi)的污泥濃度是關(guān)鍵。②中和沉淀段將pH值控制在6左右，以石灰進(jìn)行中和，生成Fe(OH)3沉淀上清液排放。城門山礦廢水中，細(xì)菌還將As3氧化為As5，使廢水中的鐵、砷共沉As濃度由0.5mgL降至0.05mgL。③后處理段城門山礦廢水中含Zn，需將pH值調(diào)至8.

7、6，即加消石灰去除。出水中Zn濃度由23mgL降至0.004mgL錳由5mgL降至0.1mgL鉛由2.5mgL降至0.2mgL。2.4影響因素分析①環(huán)境因素最佳溫度是30～35℃；最佳pH值為2.5～3.8。隨著反應(yīng)的進(jìn)行pH值逐步下降pH＜1時(shí)污泥活性會降低，可通過馴化來提高氧化活性；適宜的Eh=400～700mV此時(shí)氧化還原電位為正值與需氧條件吻合。②通氣條件CO2是唯一的碳源，O2是最終電子受體。氧化1molFe需消耗2

8、50mmolO2故保持通氣是重要的工況條件，充氣量大小是決定反應(yīng)速率的重要因素。③細(xì)菌耐受性不同條件下細(xì)菌耐受性有變化如武山銅礦的耐As為800mgL、Pb為20mgL而對Hg2、Ag2的耐性較差分別只有2mgL和10mgL。表面活性劑和有機(jī)溶劑的大量存在導(dǎo)致細(xì)菌活性降低。④載體為保證連續(xù)氧化氧化槽內(nèi)需保持一定的污泥濃度需要載體作為細(xì)菌的絮體晶核。初始pH＜2.0時(shí)中和處理產(chǎn)生的鐵沉淀物易溶解，不能作為穩(wěn)定的載體只能以石膏或硅藻

9、土作為載體，但硅藻土硬度大，會使配管和閥門耗損；初始pH＞2.5時(shí)以CaCO3中和處理產(chǎn)生的鐵沉淀物作為載體增殖后的細(xì)菌吸附在鐵沉淀物上。工藝上通過添加絮凝劑、沉降分離來回流載體，利于氧化槽內(nèi)連續(xù)處理的穩(wěn)定性。3硫酸還原菌法去除重金屬硫酸還原菌法去除重金屬3.13.1硫酸還原菌硫酸還原菌硫酸還原菌(SulfateReductionBacteriaSRB)為一種進(jìn)行硫酸鹽還原代謝的厭氧菌類呈革蘭氏陰性，以有機(jī)物為供電子體硫酸鹽為電子受體

10、，根據(jù)不同的有機(jī)物利用性能，分為8個(gè)屬：Desulfouibrio短螺旋狀，Desulfotomaculum孢子環(huán)狀，Desulfomonas環(huán)狀，Desulfobacter短環(huán)狀，Desulfococcus球狀，Desulfonema絲狀。細(xì)菌大小為0.5μm1.0μm，生長pH值為4.5～9.5，最佳pH值為6.5～8.0，最佳溫度為15～45℃。3.23.2SRBSRB去除重金屬原理去除重金屬原理厭氧生物法處理酸性礦山廢水的基本原