污水中金属离子的去除方法

第42卷第2期代化工Vo1.42, No.22013年2月Contemporary Chemical IndustryFebruary, 2013污水中金属离子的去除方法孙丹凤，张鹏，高会杰(中国石化抚顺石油化工研究院，辽宁 抚顺113001 )摘要:生物法处理污水中的金属离子具有效果好、投资少、运作费用低、易于管理和操作，不产生二次污染等优点，成为- -项日益受到人们的重视的处理技术。对几种典型的处理污水中金属离子的生物法(生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法、植物修复法等)运行机理及其应用情况等做了详尽的阐述，并对生物吸附法今后的进- - 步深入研究和利用进行了展望。关键词:污水;金属离子;生物吸附法;生物絮凝法中图分类号: X 703文献标识码: A文章编号: 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)investment, low operation cost, easy management and so on. So it has become an important treatment technology. Inthis 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-floculation process含有金属离子的污水主要来源于电镀、冶炼、凝法、生物化学法以及植物修复法等。化工、矿山开采、钢铁及有色金属冶炼等。金属离子污染是- -种具有 毒性且难以治理的污染，金属在1污水中金属离子的去除方法.水体中不易被微生物降解，故难以通过水体自净作1.1 化学法用消除。重金属在水体中能发生形体间的相互转化常用的化学法有化学沉淀法和氧化还原法。化及分散和富集过程，从而危害加剧，含有金属的污学沉淀法是指把化学物质(沉淀剂)加入污水中,水必须加以处理之后才能够排放。使其与污水中的金属离子发生化学反应，生成难溶污水中金属离子的去除方法分为三类:物理法、于水的沉淀，从而将金属离子从污水中分离去除的化学法和生物法。物理法和化学法取得了一定的效方法。主要的化学沉淀法有硫化物沉淀法、铁氧体果，但是对于大流域、低浓度的金属离子去除，存共沉淀和中和沉淀法甲等。化学沉淀法费用低、投在处理成本高、操作复杂，二次污染等不足。随着资少,操作简单方便;但是在处理过程中需要大量环保要求的不断提高，和环境保护技术的发展与应的沉淀剂，会产生二次污染物。用，生物法具有效果好、投资少、运作费用低、易1.2 物理法于管理和操作、不产生二次污染"等优点，成为-物理法主要包括溶剂萃取法、吸附法、离子交项日益受到人们重视的处理技术。该技术在投资、换法、反渗透法和电渗析法等。运行、操作管理和金属回收、水回用等方面都比较1.3 生物法优越。生物法主要是利用各种微生物类群间的相互1.3.1生 物吸附法配合而进行的一种物质循环的过程。随着耐金属毒生物吸附法是利用微生物的吸附降解等作用,性微生物的研究进展，采用生物技术处理含金属离利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于子的污水呈现蓬勃发展势头。根据生物去除金属离水中的金属离中国煤化工去除水溶液子的机理不同，生物法可分为生物吸附法、生物絮中的金属离子MHC N MH G有来源广、收稿日期: 2012-12-24作者简介:孙丹凤(1983-), 女,辽宁抚顺人，助理工程师，硕士研究生,研究方向:污水生物处理技术。E-mail: sundanfeng.fshy@sinopec.com.第42卷第2期孙丹凤，等:污水中金属离子的去除方法179价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点，水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。有已经被广泛应用。生物吸附法是一种处理金属离子关研究表明，生物化学法处理含Cr+浓度为30~40污水污染的新兴技术。所用生物吸附剂中，来自酿mg/L的污水，Cr+去除率可达67%~97%。赵晓红等酒厂的废弃酵母菌作为工业上应用最广泛-类微生人用脱硫肠杆菌( SRV )去除电镀污水中的铜离子,物，它可以吸附水中-些常见离子K*、Na*、 Ca*、对铜质量浓度为246.8 mg/L的溶液，当pH为4.0Mg'及盐度对吸附的影响很小或不影响”。有关啤酒时，去除率达99.12%。酵母菌、面包酵母菌等对金属离子吸附处理的研究1.3.4植物修复法已有较多报道”。植物修复法(Phytoremediation)是利用绿色植物表1生物吸附剂种类"来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。植物Table 1 Species of biological adsorption agents修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的种类生物吸附剂金属有机物纤维素、淀粉、壳聚糖等Hg.Mn、Ni、U土壤及水体。研究表明，通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用，可以净化土壤或水体中细菌枯草杆菌、地衣型芽孢杆菌、氰基Au、Cr、NiCu、Zn、生枝动胶菌等的污染物，达到净化环境的目的，因而植物修复是真菌啤酒酵母、 假丝酵母、产朊酵母等Au、 Co、U、 Zn、Th- 一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技霉菌黄曲霉、米曲霉、产黄青霉、白腐Cd、Cu、Hg、Pd、Ag.术。在植物修复技术中能利用的植物有藻类、草本真菌、芽枝霉、微黑根霉、毛毒等Au、 (植物、木本植物等"”1。它具有成本低、不破坏土壤绿藻、红藻、褐藻、鱼腥藻、墨角藻类藻、小球藻、 岩衣藻、马尾藻、海Cd和河流生态环境、不引起二次污染等优点。植物系统苎麻、红树、加拿大杨、大麦、香Pb. Cu、Cd2处理工业污水中金属离子蒲、凤眼莲、芦苇和池杉等工业污水来源广泛，污染物种类很多，有些具近年来国内外使用到的生物吸附剂有菌体、藻有毒性，有些虽没有毒性，但是会造成水体变色和类、细胞提取物、麦麸、米糠等等。使用细菌固定臭味效应，使水质硬度增高。特别是工业污水中含化技术，把生物吸附剂固定在藻酸钙或多聚糖上，有的很多有害金属离子，对水资源有很大的污染。这样可大大改善生物吸附剂的机械性能，有利于重目前针对水煤浆制氢污水的回用出水金属成分复使用，且比单独使用生物吸附剂的吸附效果明显及其含量的ICP/MS分析结果:处理前主要是Na离要好-11。子含量为117.41 mg/L, Ca离子289.93 mg/L，K离1.3.2生 物絮凝法子37.28 mg/L,其他还有些微量的Sr, Mg等离子，生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢出水达不到回用水的标准。针对水煤浆制氢污水中物进行絮凝沉淀的一-种除污方法。微生物絮凝剂是的金属浓度不是很高的状况，去除过程中应避免带-类由微生物产生并分泌到细胞外，具有絮凝活性人过多的其他污染物质。生物吸附法可以筛选- -种的代谢物"2。至目前为止，对金属有絮凝作用的约有吸附金属离子的生物吸附剂，自然界的自养微生物十几个品种,生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2菌群利用金属离子合成自身营养所需，利用微生物Hg2+、Ag*、Au2+ 等重金属离子形成稳定的鳌合物处理污水，可以吸收利用掉一部分K、Na离子。对而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理污水安全方便污水中存在的部分Sr '离子，可以选用一种合适的无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，且生长快、无污染的吸附剂。冯媛"等研究了在强酸性环境下,易于实现工业化等特点。硅藻土对Sr2t的吸附效果较佳，木纤维对Sr2t的吸附通过对洛阳污水处理厂生物絮凝吸附法- -级处去除率与木纤维粒度、吸附时间、溶液的pH、木纤理出水试验研究，得出生物强化- -级 处理对污水中维的用量、温度及介质等因素有关。除此之外，生主要污染指标的处理效果,因而将污水处理厂A2/O物吸附剂也可以同时吸附K*、Na*、 Ca*、 Mg*离子。剩余活性污泥与进水混合进入初沉池沉淀，可以增抚顺石油化工研究院利用活性污泥生物吸附法强沉淀效果，缩短沉降时间，减少初沉池容积，减对水煤浆制氢污水中金属离子进行了处理。最终试少基建投资费用。验结果表明:中国煤化宁浓度的金属1.3.3生物化学法离子的去除率j环水回用的YHCNM H G'生物化学法指通过微生物处理含重金属离子污标准。180当代化工2013年2月3总结与展望面精饰低碳技术论坛论文集[C].江苏环境科技，2004(3).[2 ]黄淦.联用强化混凝与化学沉淀法去除水中重金属离子的研究[D].综上所述，生物法处理含高浓度金属离子的污长沙:湖南大学,2008 332).水，可以有效地吸附溶于水中的金属离子，降低金[3]李晓星.锰矿石脱硫( H.S )及其产物处理含重金属废水的研究[D].属离子的浓度,从而有效地治理含有金属离子的污合肥:合肥工业大学.[4 ]熊鹭.UV- Fenton法联合PAC- SBR -混凝工艺处理二次电镀废水[D].水;特别对于低浓度金属离子的去除优势更加明显。福建:华侨大学2011.7(8).虽然生物法也有- -定的局限性，但是由于其显著优[5 ]Paseal V, Laetitia D, Joel L, et al.New concept to remove heavy metals点，使得生物技术方法的研究和发展仍有广阔前景。from liquid waste based on eletrochemical pH-switchable inmobilizedligands [ J] .Applied Surface Science, 2007, 253 (6) :3263 - 3269.许多学者通过基因工程、分子生物学等技术应用,[6 ]陈灿,王建龙酿酒酵母吸附重金属离子的研究进展[I.中国生物工程使生物具有更强的吸附、絮凝、修复能力。生物吸杂志2006,26(1):69-76.附法去除污水中金属离子的技术近年来受到极大的[7 ]Salt, D.E. Blaylock, M., Kumar, NPBA, Dushe- nkov, V.. Ensley,B.D.，Chet, L.and Raskin, 1.Phytoremedi关注，这不仅由于其生物处理技术作为一种行之有removal of toxic metal from the environment using效、安全可靠的方法，在环境污染的治理中起到重plants[].Biotechnology，1995， 13:468- -474.要作用，寻找研发价格低廉、选择性好、易再生的[8]周风帆等利用风眼莲(Echornia ceasips)净 化水中重金属放射性水处理吸附剂是环保产业发展的急切需要。核素60钴、65锌和137铯的研究[J.中国环境科学，1989,9(1):26- -30.为了满足日益严格的环保要求，同时实现污水I 9]艾尔肯热合曼等利用水浮莲净化酿酒业污水的技术及其实践小.回用和金属回收，单- -的方法往往难以达到要求，环境科学与技术，1996(2):41-44.而将几种已有技术集成起来,使它们之间优势互补,[ 10 ]王岚杜郢生物吸附剂及其应用J.江苏工业学院学报, 2006, 18(3);是达到水污染治理和资源回收双重目的的可行方61-64.法。这种联合处理方法降低了能耗，又能使出水达[11]张平军，于淑娟，李丹阳离子交换树脂静 态脱除糖蜜酒精废液中钾离子的动力学研究[J]离子交换与吸附, 2010.26( 6 ):439 446.到回用的目的，使含金属污水达到了真正的无害化. 12]张建梅韩志萍王亚军湖南师范学院，重金属废水的生物处理技和资源化的处理，并最终达到零排放的目的。术[I].环境污染治理技术与设备，2003,. 4(:77-80.[13]冯媛，易发成.西南科技大学，木纤维对sr和Cs'的吸附性能及参考文献:机理研究[]水处理技术，2011, 37(4):29- -34.[ 1]冯彬:张利民.电镀重金属废水治理技术现状与展望:全国镀膜与表(上接第177页)[ 9 ]Manners I. Poly( rrcentsianes);novel organomtllie plastics[D]. 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