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1、微生物法处理电镀废水的研究摘要：微生生物法处理理电镀污水水是在总结结化学法处处理电镀污污水经验基基础上而开开发出来的的一种电镀镀污水处理理的新工艺艺、新方法法，与化学学法相比，具具有建设费费用和运行行费用低、能能去除多种种污染物及及回收有用用资源的特特点。关键词 微生物法法，生物铁铁，生物炭炭1概论电镀污水是是我国最早早治理的工工业污水之之一，长期期以来，治治理该种污污水多用化化学法，且且治理的主主要项目仅仅六价铬（CCr6）和和氰根（CCN）两两种污染物物，其他项项目未作严严格要求。去去除六价铬铬（Cr66）的办办法主要是是用亚铁离离子将六价价铬（Crr6）还还原成三价价铬（Crr3），二二
2、价铁被氧氧化成三价价铁。三价价铁、三价价铬及过量量的二价铁铁离子在适适宜的pHH值下生成成氢氧化物物沉淀（即即污泥），分分离污泥后后，达到去去除六价铬铬（含三价价铬、三价价铁及二价价铁）的目目的。也有有用离子交交换法处理理六价铬的的。除氰根（CCN）的的主要是用用活性氯（含含液氯、次次氯酸钠和和二氧化氯氯）将氰根根（CN）氧化成成氮气（N22）和二氧氧化碳（CCO2）称称全氧化或或氧化成碳碳酸氢胺（NNH4HCCO3）称称半氧化。也也有用臭氧氧作氧化剂剂的，其氧氧化产物与与上述基本本相同。上世纪七十十年代初期期，出现所所谓的电解解法，其基基本原理与与上述化学学法相同，所所不同的只只是用电解解钢
3、板的办办法制取亚亚铁离子，用用电解食盐盐的办法制制取次氯酸酸钠（NaaClO）。化学法处理理电镀污水水虽然在我我国使用了了近五十年年，国外一一些发达国国家也曾长长时间的使使用化学法法处理电镀镀污水，但但化学法存存在的几个个主要问题题一直未能能很好的解解决，具体体为如下几几点：1、需投加加大量的化化学药剂，这这就直接导导致处理费费用高。2、 因电电镀废水水水量小，难难实现机械械加药，多多为人工加加药，而化化学法需大大量投加药药剂，这就就使人工劳劳动强度加加大。3、用化学学法处理电电镀污水会会产生大量量的污泥，给给回收有用用资源带来来的较大难难度。4、 化学学法处理电电镀污水很很难确保CCOD、氨
4、氨氮等指指标达标，这这是越来越越高的环保保要求所不不容许的。鉴于上述问问题，寻求求一种经济济有效的处处理电镀污污水的新方方法，实现现经济效益益和环保效效益的统一一已成众望望。在此前前提下，我我们在总结结电镀污水水处理经验验的基础上上，通过设设备开发并并利用高科科技生物科科技成果，而而总结开发发出的一种种电镀污水水处理新技技术，其主主要特点是是净化效果果好，对有有毒有害物物去除彻底底，节省污污水处理工工程建设费费，降低水水处理耗费费，能回收收有用金属属金、银、铜铜、镍等贵贵重金属。是是一种电镀镀行业废水水处理具有有较强生命命和前景广广阔的新技技术。为了推广该该项新技术术，原国家家计划委员员会下达
5、了了循环式厌厌氧好氧氧生物膜水水处理重大大科研项目目。十多年年来，我们们始终把研研究重点放放在优势菌菌筛选驯化化，微生物物固定，高高效生物反反应器及提提高生化系系统自控能能力等关键键技术上，现现已开发出出电镀污水水处理最新新工艺和配配套设备。2、基本原原理该技术的基基本原理是是通过微生生物的作用用使电镀污污水中含有有的多种有有毒、有害害物得到全全面去除，确确保电镀污污水中的六六价铬、氰氰化物（有有氰电镀），各各种重金属属，CODD、氨氮被处处理达到相相关的排放放标准。具具体阐述如如下：2.1、氰氰化物（CCN）：通过革兰氏氏菌等菌群群将其分解解为氮气和COO2排入大大气。反应应式如下：2CN8
6、OH 破破氰菌N222COO2+4HH2O随着游离氰氰根的去除除，氰络合合离子产生生如下反应应：Ag（CCN）2 Ag2CN Cu（CCN）422Cu224CCN上述反应生生成的游离离氰根可按按反应式继续被破破氰菌去除除，以此达达到去除氰氰的目的。该法与传统统的化学方方法相比具具有建设投投资省、运运行费用低低等特定，且且能有效的的回收金、银银、铜等贵贵重金属，实实现经济效效益和环保保效益的统统一。2.2、六六价铬：通过铁细菌菌与铁反应应生成亚铁铁离子(FFe2+)，将六价价铬(Crr6+)还还原成三价价铬(Crr3+)，亚亚铁离子(Fe2+)被氧化化成三价铁铁(Fe33+).三三价铬(CCr3
7、+)、三价铁铁(Fe33+)及过过量的亚铁铁离子(FFe2+)在适宜的的pH值下下生成氢氧氧化物（即即污泥）达达到去除六六价格(CCr6+)的目的，主主要反应式式如下：Fe 铁细菌FFe22e3Fe 22+Crr6+3FFe3+Cr3+Fe3+3OH- Fe(OH)33 Cr3+3OH- Cr(OH)33 Fe 2+2OHH-Fe(OH)22 2.3、CCOD的去去除电镀污水中中的CODD主要产生生于电镀中中除油时的的油污，及及加入在电电镀槽中的的表面活性性剂和光亮亮剂等。去去除的方式式是通过微微生物作用用使上述污污染因子转转化H2OO和CO22，从而得得以去除。2.4、氨氨氮的去除通过传统的
8、的消化/反反硝化反应应去除大部部分氨氮，微量氨氨氮通过光合合菌去除。光光合菌能使使氨氮的去除率率提高，确确保出水氨氨氮含量达到到（GB118918820002）标准准中的一级级A标准。3小试分分析31 含含氰污水小小试小试是用电电镀污水浸浸泡菌载体体（含菌生生物炭），浸浸泡时间为为20分钟钟，然后再再测定试验验（浸泡）前前后氰根的的浓度。测测定数据如如下表所示示：表一：试验验（浸泡）前前、后氰根根（CN）浓度（mmg/L）实验序号12345678910数据试验前505149505024252424.525试验后2020.52020.5219.5109.59.510去除率(%)606060595
9、86060606160从表一中可可以看出，我我们虽然用用两种不同同浓度污水水（约500mg/LL和25mmg/L），但但氰根去除除率很稳定定约60%左右。含铬污水小小试是用电电镀含铬污污水浸泡生生物铁屑（含含铁细菌），浸浸泡时间为为四小时。然然后再测定定浸泡前后后污水中六六价铬的浓浓度。（测测定方法是是硫酸亚铁铁铵滴定法法）测定的的数据如下下表所示：表二：试验验（浸泡）前前、后六价价铬浓度（mmg/L）实验序号12345678910数据试验前757674.576755050.550.55050.5试验后11.51.01.81.60.70.90.80.91.0去除率(%)98.69898.697
10、.697.898.698.298.498.298.0从表二中可可以看出，虽虽然用两种种含不同浓浓度六价铬铬的污水（约约75mgg/L和550mg/L），但但试验后污污水浓度均均小于2mmg/L，其其六价铬去去除率均大大于98%，且十分分稳定。4 污水处处理工程运运行测试41镀种种和水量电镀污水生生物处理实实际应用的的是一家小小型电镀厂厂，日处理理水量约为为100mm3。主要要镀种有碱碱性镀锌（含含镀锌铬酸酸钝化）、镀镀铬有镀硬硬铬和装饰饰铬、镀铜铜、镀镍，还还有少量银银，其中镀镀铜和镀银银为有氰电电镀。污水水中主要污污染物为六六价铬，少少量氰根及及重金属和和COD。42污水水处理工艺艺流程：4
11、3运行行测试运行中测定定的主要指指标有六价价铬、氰根根、pH、CCOD，其其平均数据据如下表所所示:表三：电镀镀厂电镀污污水生化处处理运行各各指标测定定表指标Cr6+CNPHCOD氨氮数据0.240.317.569.52.85结论用微生物法法处理电镀镀污水，能能将该类污污水处理达达标，且具具有建设费费用低、运运行费用低低、能有效效去除多多多种污染物物的特点，还还能确保处处理后污水水中各污染染物指标稳稳定达标。微生物法处处理电镀废废水的进展展引言电镀废废水因镀件件和工艺的的不同,污污染物的种种类也不同同,浓度差差异也较大大,成分复复杂,不仅仅含有Crr6+、PPb2+、ZZn2+、FFe2+、N
12、Ni2+等等大量的重重金属离子子,而且含含有剧毒的的CN-1。近近年来,国国内外对高高浓度电镀镀废水处理理方法研究究甚多,工工艺各异,主要有化化学法、电电解法、离离子交换法法、电渗析析法、生物物法2等,而传传统的化学学法、离子子交换法、反反渗析法等等不同程度度地存在着着工艺复杂杂、能耗大大、成本高高、占地面面积大、运运转费用高高、有二次次污染等弊弊端。 利利用微生物物处理重金金属工业废废水的研究究源于200世纪800年代,采采用生物法法处理金属属废水成为为国内外科科研人员研研究的新课课题,它具具有效率高高、选择性性强、吸附附容量大等等优点,不不会造成二二次污染,且废水处处理成本低低,面世后后便
13、引起了了广泛注意意,得到了了较快的发发展。 1原理生物物法处理电电镀废水的的机理在于于微生物之之间存在互互生、共生生的关系,有着化学学、物理和和遗传等三三个层次的的相互协作作机制。在在微生物的的生长、繁繁殖过程中中,会产生生一定量的的代谢产物物。这类生生化物质能能使废水中中的重金属属离子改变变价态,使使Cr6+还原为CCr3+,同时微生生物菌群本本身还有较较强的生物物絮凝、静静电吸附作作用,吸附附Cr3+及、Znn2+、NNi2+、CCd2+、CCu2+、PPb2+等等离子,使使其经固液液分离后进进入菌泥饼饼,废水达达标排放或或回用。微微生物在一一定条件下下靠养分不不断繁殖生生长,从而而长期产
14、生生废水处理理所需的菌菌源3-4。 2研究概概况 近几几年来,随随着生物工工程科学的的发展,人人们对微生生物的认识识越来越深深入,已着着手研究利利用微生物物法处理电电镀废水的的新技术,目前在功功能菌分离离,菌群及及工艺优化化、提高生生物吸附性性能以及优优化微生物物处理工艺艺等方面,国内外科科技人员已已做出了大大量研究和和工程实例例。 2.1功功能菌 功功能菌是从从废水、电电镀污泥及及下水道管管内分离筛筛选出菌株株,人工培培养和驯化化,从中获获得高效净净化重金属属的复合功功能菌55。微生生物功能菌菌处理电镀镀废水具有有工艺流程程简单、污污泥量少等等特点,其其工艺流程程如下:中中科院成都都生物研究
15、究所的李福福德4、吴乾菁菁5、赵赵晓红66等自11986年年以来,从从电镀污泥泥、废水及及下水道铁铁管内分离离筛选出335株菌株株,从中获获得了高效效净化Crr6+及其其它重金属属的SR系系列复合功功能菌,并并以此为基基础设计了了微生物法法治理电镀镀废水的新新工艺。成成都锦江电电机厂等四四项实际工工程运行结结果表明:该微生物物法对废水水组分、金金属离子浓浓度以及ppH的变化化适应性较较强,处理理后水中CCr6+、总总铬、Znn2+、NNi2+、CCd2+等等离子质量量浓度均符符合污水水综合排放放标准(GB89978-888)。且且工艺流程程简单,投投资少,无无二次污染染,污泥中中金属用微微生物
16、法或或化学法回回收。 TTuppuurainnen等7用硫硫酸盐还原原菌(SRRB)处理理人工合成成的含硫酸酸锌的重金金属废水,使SO442-还原原成S2-,S2-与Zn22+生成沉沉淀。X-射线衍射射分析表明明,沉淀物物大部分是是ZnS。用用SRB处处理含Znn2+质量量浓度为2200mgg/L左右右的废水,Zn2+去除率达达到98%。 Laaxmann等8研究发现现灰色链霉霉菌能在224488h内把CCr6+还还原成Crr3+并能能显著地吸吸收Cr33+。 乔乔勇等99从电镀镀废水中分分离出了三三株能够高高效降解自自由氰根的的菌种,并并对这三株株菌的生长长曲线和影影响其降解解氰化物的的因素
17、进行行了研究。结结果表明,在其最优优条件下该该菌种能将将80mgg/L的CCN-降解解到0.222mg/L,降氰氰率达到998.9%。该研究究结果可为为微生物在在处理含氰氰废水的实实际应用提提供依据。 2.2高高效生物吸吸附剂 生生物吸附剂剂是利用生生物体本身身的化学结结构及成分分特性来吸吸附溶于水水中的金属属离子,再再通过固液液两相分离离将水溶液液中的金属属离子去除除,因此开开发高效的的生物吸附附剂和处理理工艺,是是生物法处处理重金属属废水的主主要发展方方向。 BB.W.AAtkinnson等等10研究了剩剩余活性污污泥处理电电镀废水,电镀废水水主要含有有Zn2+,其质量量浓度达到到110m
18、mg/L,同时还含含有少量的的Cu2+、Cd22+、Nii2+、CCr3+和和Cr6+,其研究究结果表明明,活性污污泥对锌的的去除率高高达96%,其它金金属的质量量浓度均在在50mgg/L以上上,平均去去除率为880%。生生物吸附法法由于其吸吸附容量一一定、选择择性高、活活性污泥来来源广泛、廉廉价易得等等特点111,因因而这一结结果表明活活性污泥非非常适合作作为生物吸吸附剂使用用。 Annastaasioss等122在Cuu2+、ZZn2+和和Ni2+3种离子子共存的溶溶液(pHH为8)中中,用失活活的链霉菌菌菌体对ZZn2+(质量浓度度为50mmg/L)进行吸附附,其去除除率达到770%;溶
19、溶液pH为为9时,ZZn2+的的去除率接接近1000%。 赵赵力等人13研研究了黑根根霉菌丝体体对铅的吸吸附,发现现在适宜的的条件下,饱和吸附附量分别可可以达到1135.88mg/gg(未经处处理)和1121.11mg/gg(明胶包包埋)。 王亚雄等等14研究发现现类产碱假假单胞菌和和藤黄微球球菌对Cuu2+和PPb2+有有较强的吸吸附能力。CCu2+和和Pb2+离子在这这2种细菌菌上的吸附附基本符合合Langgmuirr单分子层层吸附行为为,其线形形回归系数数大于0.99。CCu2+和和Pb2+离子在细细菌表面吸吸附与pHH有密切关关系,适宜宜pH范围围为566。稀HNNO3和HH2SO44
20、是Cu22+离子从从藤黄微球球菌菌体上上有效的洗洗脱剂。 2.3工工艺优化 张子间等等15针对单一一生物法净净化含铬电电镀废水存存在着效率率低、处理理成本高的的问题,采采用一种新新的组合工工艺:微电电解-生物物法来处理理含铬电镀镀废水。在在实验过程程中,重金金属离子通通过微电解解法去除990%以上上,剩余部部分被后续续工艺的微微生物功能能菌去除。实实验结果表表明:Crr6+的质质量浓度为为50mgg/L,CCu2+质质量浓度为为15mgg/L,NNi2+质质量浓度为为10mgg/L的废废水经处理理后,重金金属离子的的净化率达达99.99%,且无无二次污染染。 Waang等人人16选用苯酚酚降解
21、菌PP.puttida和和Cr6+还原菌EE.colli在连续续流生物反反应器中联联合培养。苯苯酚是唯一一碳源和能能量源。该该系统分别别在不同作作用时间、CCr6+和和苯酚不同同初始浓度度的10种种工况下,连续运行行了2799d。在其其中8种工工况下,CCr6+和和苯酚几乎乎获得了完完全去除。本本系统的特特点是细菌菌的培养装装置与反应应器合并在在一起,在在细菌培养养的同时去去除了Crr6+和苯苯酚。 叶叶锦韶等利利用复合生生物吸附剂剂FY011与活性污污泥作为吸吸附材料,探讨了柱柱式生物曝曝气法对高高浓度含铬铬电镀废水水的生物吸吸附效果。研研究结果表表明柱式生生物曝气吸吸附法对含含铬废水的的处
22、理效果果理想,运运行稳定。串串联处理22000mmL总铬、CCu2+和和COD质质量浓度分分别为600.4、44.51和和48.22mg/LL的电镀废废水2h后后,去除率率分别高达达92.11%、999.2%和和71.44%177。 刘刘瑞轩等人人开发了电电生物膜方方法处理重重金属离子子有机废水水的全套工工艺,研究究表明电生生物膜反应应器能够很很好地净化化含有500mg/LLPb2+和15000mg/L苯酚的的高浓度废废水188,对含含Cr3+初始质量量浓度为5580mmg/L的的电镀废水水均可得到到高效治理理19,该法对对水质水量量波动适应应性强,出出水均优于于工业污水水国家排放放标准。 3
23、微生物物法处理电电镀废水的的优缺点 同化学法法、离子交交换法、气气浮法相比比,微生物物法不使用用化学药剂剂,处理技技术比较简简单,功能能菌对金属属离子的富富集程度高高,污泥中中金属浓度度高,生成成污泥量少少,二次污污染明显减减少,处理理方法简便便运行费用用低,而且且污泥中重重金属易回回收,回收收率高。处处理后污泥泥中金属的的残留量符符合并低于于GB42284-884农用污污泥中污染染物控制标标准200。 同同时,生物物法处理电电镀废水目目前所采用用的功能菌菌和废水中中金属离子子的反应效效率不太高高,且每天天都要不断断培菌对培培养基的消消耗也较大大,造成处处理成本仍仍然较高。处处理后出水水虽然重
24、金金属离子达达到排放标标准,但由由于生物菌菌的过量投投加,水中中的残余生生物还能繁繁殖因而不不能直接回回用211。 4研究展展望 微生生物法处理理电镀废水水技术作为为一种新兴兴的废水处处理技术,正引起人人们的关注注。它的特特殊作用正正在不断得得到挖掘,一些具有有特异性的的优势菌种种不断得到到创造或改改进。针对对废水生物物处理法存存在着一些些缺陷和不不足,我们们还需要在在以下几个个方面不断断完善和改改进现有技技术和方法法:1)提高高功能菌的的反应效率率,降低功功能菌的培培养成本,实现处理理设施的设设备化和自自动化。 2)对微微生物与重重金属反应应的动力机机理进行深深入研究,提高微生生物对重金金属的负荷荷能力,以以提高重金金属离子的的去除效果果。 3)开发发新型的处处理工艺及及反应器,并获取特特征参数。