污水中金屬離子的去除方法

第42卷第2期當Vo1.42, No.22013年2月Contemporary Chemica 1 IndustryFebruary, 2013污水中金屬離子的去除方法孫丹鳳，張鵬，高會(huì )杰(中國石化撫順石油化工研究院，遼寧撫順13001 )摘要:生物法處理污水中的金屬離子具有效果好、投資少、運作費用低、易于管理和操作，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，成為一項日益受到人們的重視的處理技術(shù)。對幾種典型的處理污水中金屬離子的生物法(生物絮凝法、生物吸附法、生物化學(xué)法、植物修復法等)運行機理及其應用情況等做了詳盡的闡述，并對生物吸附法今后的進(jìn)一-步深入研究和利用進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞:污水;金屬離子;生物吸附法;生物絮凝法中圖分類(lèi)號: X 703文獻標識碼: A文章編號: 1671-0460 (2013) 02 -0178-03The Removal Method of Metal Ions in Waste WaterSUN Dan-feng，ZHANG Peng, GAO Hui-jie( Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Liaoning Fushun 113001，China)Abstract: The biological method for treating metal ions in wastewater has many advantages, such as good effect, lessthis paper, several typical biological methods for treating metal ions in wastewater were introduced, such asbio-flocculation process, biological adsorption, biological chemistry, plant repair method and so on. Then theirmechanisms and application were especially discussed. At last, further research direction and application prospect ofthe biological adsorption method were put forward.Key words: Wastewater; Metallic ion; Biological adsorption; Bio-flocculation process含有金屬離子的污水主要來(lái)源于電鍍、冶煉、凝法、生物化學(xué)法以及植物修復法甲等?；?、礦山開(kāi)采、鋼鐵及有色金屬冶煉等。金屬離1污水中金屬離子的去除方法子污染是一一種具有毒性且難以治理的污染，金屬在水體中不易被微生物降解，故難以通過(guò)水體自?xún)糇?.1化學(xué)法用消除。重金屬在水體中能發(fā)生形體間的相互轉化常用的化學(xué)法有化學(xué)沉淀法和氧化還原法?；胺稚⒑透患^(guò)程，從而危害加劇，含有金屬的污學(xué)沉淀法是指把化學(xué)物質(zhì)(沉淀劑)加入污水中，水必須加以處理之后才能夠排放。使其與污水中的金屬離子發(fā)生化學(xué)反應，生成難溶污水中金屬離子的去除方法分為三類(lèi):物理法、于水的沉淀，從而將金屬離子從污水中分離去除的化學(xué)法和生物法。物理法和化學(xué)法取得了- -定的效方法。主要的化學(xué)沉淀法有硫化物沉淀法、鐵氧體果，但是對于大流域、低濃度的金屬離子去除，存共沉淀和中和沉淀法等?；瘜W(xué)沉淀法費用低、投在處理成本高、操作復雜，二次污染等不足。隨著(zhù)資少，操作簡(jiǎn)單方便;但是在處理過(guò)程中需要大量環(huán)保要求的不斷提高，和環(huán)境保護技術(shù)的發(fā)展與應的沉淀劑，會(huì )產(chǎn)生二次污染物。用，生物法具有效果好、投資少、運作費用低、易.2 物理法于管理和操作、不產(chǎn)生二次污染"等優(yōu)點(diǎn)，成為一物理法主要包括溶劑萃取法、吸附法、離子交項8益受到人們重視的處理技術(shù)。該技術(shù)在投資、換法、反滲透法和電滲析法等。運行、操作管理和金屬回收、水回用等方面都比較1.3 生物法優(yōu)越。生物法主要是利用各種微生物類(lèi)群間的相互1.3.1生 物吸附法配合而進(jìn)行的一-種物質(zhì)循環(huán)的過(guò)程。隨著(zhù)耐金屬毒生物吸附法是利用微生物的吸附降解等作用，性微生物的研究進(jìn)展，采用生物技術(shù)處理含金屬離利用生物體本身的化學(xué)結構及成分特性來(lái)吸附溶于子的污水呈現蓬勃發(fā)展勢頭。根據生物去除金屬離水中的金屬離子，再通過(guò)固液兩相分離去除水溶液子的機理不同，生物法可分為生物吸附法、生物絮中的金屬離子的方法"。生物吸附劑具有來(lái)源廣、收稿日期: 2012-12-24作者簡(jiǎn)介:孫丹鳳( 1983-),女，遼寧撫順人，助理工程師，碩士研究生，研究方向:污水生物處理技術(shù)。E-mail: sundanfeng.fshy@sinopec.com.第42卷第2期孫丹鳳，等:污水中金屬離子的去除方法179價(jià)格低、吸附能力強、易于分離回收重金屬等特點(diǎn)，水，將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。有已經(jīng)被廣泛應用。生物吸附法是-一種處理金屬離子關(guān)研究表明，生物化學(xué)法處理含Cr+濃度為30~40污水污染的新興技術(shù)。所用生物吸附劑中，來(lái)自釀mg/L的污水，Cr *去除率可達67%~97%。趙曉紅等酒廠(chǎng)的廢棄酵母菌作為工業(yè)上應用最廣泛一類(lèi)微生人用脫硫腸桿菌( SRV )去除電鍍污水中的銅離子,物，它可以吸附水中一些常見(jiàn)離子K"、Na、Ca*、對銅質(zhì)量濃度為246.8 mg/L的溶液，當pH為4.0Mg°及鹽度對吸附的影響很小或不影響”。有關(guān)啤酒時(shí)，去除率達99.12%。酵母菌、面包酵母菌等對金屬離子吸附處理的研究1.3.4植物修 復法已有較多報道”。植物修復法(Phytoremediation)是利用綠色植物表1生物吸附劑種類(lèi)'來(lái)轉移、容納或轉化污染物使其對環(huán)境無(wú)害。植物Table 1 Species of biological adsorption agents修復的對象是重金屬、有機物或放射性元素污染的種類(lèi)生物吸附劑有機物纖維素、淀粉、殼聚糖等Hg、Mn、Ni、U土壤及水體。研究表明，通過(guò)植物的吸收、揮發(fā)、細菌枯草桿菌、地衣型芽孢桿菌、氰基 An,Cr、NiCu、Zn根濾、降解、穩定等作用，可以?xún)艋寥阑蛩w中菌、生枝動(dòng)膠菌等的污染物，達到凈化環(huán)境的目的，因而植物修復是真菌啤酒酵母.假絲酵母、產(chǎn)朊酵母等Au. Co、U. Zn. Th一種很有潛力、 正在發(fā)展的清除環(huán)境污染的綠色技黃曲霉、米曲霉、產(chǎn)黃青霉、白腐Cd、Cu、Hg、Pd、Ag.術(shù)。在植物修復技術(shù)中能利用的植物有藻類(lèi)、草本霉菌真菌、芽枝霉、微黑根霉、毛霉等Au、Cr植物、木本植物等”。它具有成本低、不破壞土壤藻類(lèi)綠藻、紅藻、褐藻、魚(yú)腥藻、墨角:d和河流生態(tài)環(huán)境、不引起二次污染等優(yōu)點(diǎn)?；抑参锵到y苧麻、紅樹(shù)、加拿大楊、大麥、香Pb、Cu、Cd2處理 工業(yè)污水中金屬離子蒲、鳳眼蓮、蘆葦和池杉等工業(yè)污水來(lái)源廣泛，污染物種類(lèi)很多，有些具.近年來(lái)國內外使用到的生物吸附劑有菌體、藻有毒性，有些雖沒(méi)有毒性，但是會(huì )造成水體變色和類(lèi)、細胞提取物、麥麩、米糠等等。使用細菌固定臭味效應，使水質(zhì)硬度增高。特別是工業(yè)污水中含化技術(shù)，把生物吸附劑固定在藻酸鈣或多聚糖上，有的很多有害金屬離子，對水資源有很大的污染。這樣可大大改善生物吸附劑的機械性能，有利于重目前針對水煤漿制氫污水的回用出水金屬成分復使用，且比單獨使用生物吸附劑的吸附效果明顯及其含量的ICP/MS分析結果:處理前主要是Na離要好1-1。子含量為117.41 mg/L, Ca離子289.93 mg/L，K離13.2生物絮凝法子37.28 mg/L，其他還有些微量的Sr，Mg 等離子,生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝出水達不到回用水的標準。針對水煤漿制氫污水中物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法。微生物絮凝劑是的金屬濃度不是很高的狀況，去除過(guò)程中應避免帶-類(lèi)由微生物產(chǎn)生并分泌到細胞外，具有絮凝活性入過(guò)多的其他污染物質(zhì)。生物吸附法可以篩選-一種的代謝物"2。至目前為止，對金屬有絮凝作用的約有吸附金屬離子的生物吸附劑，自然界的自養微生物十幾個(gè)品種,生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Cu+、菌群利用金屬離子合成自身營(yíng)養所需，利用微生物Hg+、Ag*、Au2+等重金屬離子形成穩定的鰲合物處理污水，可以吸收利用掉一部分K、Na離子。對而沉淀下來(lái)。應用微生物絮凝法處理污水安全方便污水中存在的部分Sr “離子，可以選用一種合適的無(wú)毒、不產(chǎn)生二次污染、絮凝效果好，且生長(cháng)快、無(wú)污染的吸附劑。馮媛"”等研究了在強酸性環(huán)境下，易于實(shí)現工業(yè)化等特點(diǎn)。硅藻土對Sr2的吸附效果較佳,木纖維對Sr?的吸附通過(guò)對洛陽(yáng)污水處理廠(chǎng)生物絮凝吸附法一級處去除率與木纖維粒度、吸附時(shí)間、溶液的pH、木纖理出水試驗研究，得出生物強化- -級處理對污水中維的用量、溫度及介質(zhì)等因素有關(guān)。除此之外，生主要污染指標的處理效果,因而將污水處理廠(chǎng)A2/0物吸附劑也可以同時(shí)吸附K、Na'、 Ca'、Mg”離子。剩余活性污泥與進(jìn)水混合進(jìn)人初沉池沉淀，可以增撫順石油化工研究院利用活性污泥生物吸附法強沉淀效果，縮短沉降時(shí)間，減少初沉池容積，減對水煤漿制氫污水中金屬離子進(jìn)行了處理。最終試少基建投資費用。驗結果表明:對水煤漿制氫污水中-定濃度的金屬1.3.3生物化學(xué)法離子的去除率達到90%以上,達到了循環(huán)水回用的生物化學(xué)法指通過(guò)微生物處理含重金屬離子污標準。180當代化工2013年2月3總結與展望面精飾低碳技術(shù)論壇論文集[C].江蘇環(huán)境科技2004(3).[2 ]黃淦.聯(lián)用強化混凝與化學(xué)沉淀法去除水中重金屬離子的研究[D].綜上所述，生物法處理含高濃度金屬離子的污長(cháng)沙:湖南大學(xué),2008 332).水，可以有效地吸附溶于水中的金屬離子，降低金[3]李曉星.錳礦石脫硫( H.S )及其產(chǎn)物處理含重金屬廢水的研究D.屬離子的濃度，從而有效地治理含有金屬離子的污合肥:合肥工業(yè)大學(xué).[4 ]熊鷺.UV-Fenton法聯(lián)合PAC- SBR -混凝工藝處理二次電鍍廢水[D].水;特別對于低濃度金屬離子的去除優(yōu)勢更加明顯。福建:華僑大學(xué)20178).雖然生物法也有一-定的局限性，但是由于其顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn),使得生物技術(shù)方法的研究和發(fā)展仍有廣闊前景。from liquid waste based on eletrochemical pH-switchable inmobilizedligands [J] Appied Surface Science, 2007， 253 (6) :3263 - 3269.，許多學(xué)者通過(guò)基因工程、分子生物學(xué)等技術(shù)應用，[6陳燦，王建龍釀酒酵母吸附重金屬離子的研究進(jìn)展[小,中國生物工程使生物具有更強的吸附、絮凝、修復能力。生物吸雜志2006.261):69-76.附法去除污水中金屬離子的技術(shù)近年來(lái)受到極大的[7 JSal, DE, Blaylock, M., Kumar, NPBA. Dushe- -nkov, v, Ensley,關(guān)注，這不僅由于其生物處理技術(shù)作為一種行之有B.D，Chet, Land Raskin, 1.Phytoremediation:anovel stralegy for theremoval of toxmetal from the environment using效、安全可靠的方法，在環(huán)境污染的治理中起到重plant[J]Biotechnology， 1995, 13;468- -474.要作用，尋找研發(fā)價(jià)格低廉、選擇性好、易再生的[8]周風(fēng)帆等利用風(fēng)眼蓮(Eichomnia craspe)凈化水中重金屬放射性水處理吸附劑是環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的急切需要。核素60鉆、65鋅和137銫的研究[D]中國環(huán)境科學(xué)，1989,為了滿(mǎn)足8益嚴格的環(huán)保要求，同時(shí)實(shí)現污水9(1):26-30.回用和金屬回收，單- -的方法往往難以達到要求，[9]艾爾青熱合曼等.利用水浮蓮凈化釀酒業(yè)污水的技術(shù)及其實(shí)踐[D]環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，1962);41-444而將幾種已有技術(shù)集成起來(lái),使它們之間優(yōu)勢互補，[ 10 ]王嵐,杜郢生物吸附劑及其應用)]江蘇工業(yè)學(xué)院學(xué)報, 2006, 1813):是達到水污染治理和資源回收雙重目的的可行方61-64.法。這種聯(lián)合處理方法降低了能耗，又能使出水達[11]張平軍，于淑娟， 李丹陽(yáng)離子交換樹(shù)脂靜態(tài)脫除糖蜜酒精廢液中鉀離子的動(dòng)力學(xué)研究[U]離子交換與吸附, 2010.26( 6):439- 446.到回用的目的，使含金屬污水達到了真正的無(wú)害化[12]張建梅韓志萍,王亞軍湖南師范學(xué)院，重金屬廢水的生物處理技和資源化的處理，并最終達到零排放的目的。術(shù)[],環(huán)境污染治理技術(shù)與設備，2003, 4()77-80.[13]馮媛，易發(fā)成.西南科技大學(xué)，木纖維對s?2”和Cs的吸附性能及參考文獻:機理研究[J].水處理技術(shù)，2011, 37(4):29-34.[ 1]馮彬;張利民.電鍍重金屬廢水治理技術(shù)現狀與展望:全國鍍膜與表(上接第177頁(yè))[ 9 ]Manners I. 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