對(duì)重金屬環(huán)境污染中廢水處理技術(shù)探討

2012-11-26

1化學(xué)法
　　
　　化學(xué)法主要包括化學(xué)沉淀法和電解法，主要適用于含較高濃度重金屬離子廢水的處理。
　　
　　化學(xué)沉淀法的原理是通過化學(xué)反應(yīng)使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔?，通過過濾和分離使沉淀物從水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法[3]。由于受沉淀劑和環(huán)境條件的影響，沉淀法往往出水濃度達(dá)不到要求，需作進(jìn)一步處理，產(chǎn)生的沉淀物必須很好地處理與處置，否則會(huì)造成二次污染。
　　
　　電解法是利用金屬的電化學(xué)性質(zhì)，金屬離子在電解時(shí)能夠從相對(duì)高濃度的溶液中分離出來，然后加以利用。電解法主要用于電鍍廢水的處理，這種方法的缺點(diǎn)是水中的重金屬離子濃度不能降的很低。所以，電解法不適于處理較低濃度的含重金屬離子的廢水。
　　
　　2物理化學(xué)法
　　
　　離子交換法和膜分離技術(shù)適用于含較低濃度重金屬離子廢水的處理。
　　
　　離子交換法是在離子交換器中進(jìn)行,此方法借助離子交換劑來完成。在交換器中按要求裝有不同類型的交換劑，含重金屬的液體通過交換劑時(shí)，交換劑上的離子同水中的重金屬離子進(jìn)行交換，達(dá)到去除水中重金屬離子的目的。這種方法受交換劑品種、產(chǎn)量和成本的影響。幾年來，國內(nèi)外學(xué)者就離子交換劑的研制開發(fā)展開了大量的研究工作[4、5]。隨著離子交換劑的不斷涌現(xiàn)，在電鍍廢水深度處理、高價(jià)金屬鹽類的回收等方面，離子交換法越來越展現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)
　　
　　3.1生物絮凝法
　　
　　生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物，進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法[6]。微生物絮凝劑是由微生物自身構(gòu)成的，具有高效絮凝作用的天然高分子物，它的主要成分是糖蛋白、粘多糖、纖維素和核酸等。由于多數(shù)微生物具有一定線性結(jié)構(gòu)，有的表面具有較高電荷或較強(qiáng)的親水性，能與顆粒通過各種作用相結(jié)合，起到很好的絮凝效果。目前開發(fā)出具有絮凝作用的微生物有細(xì)菌、霉菌、放線菌、酵母菌和藻類等共17種。其中對(duì)重金屬有絮凝作用的有12種。陳天等[7]利用從多種微生物中提取的殼聚糖為絮凝劑回收模擬工業(yè)廢水中Pb2+、Cr3+、Cu2+，在離子濃度是100mg/Ｌ的200mL廢水中加入10mg殼聚糖，處理后溶液中Cr3+、Cu2+濃度都小于0.1mg/Ｌ，Pb2+濃度小于1mg/Ｌ，得到了令人滿意的結(jié)果。用微生物絮凝法處理廢水安全方便無毒、不產(chǎn)生二次污染、絮凝效果好，且微生物生長快、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等特點(diǎn)。此外，微生物可以通過遺傳工程、馴化或構(gòu)造出具有特殊功能的菌株。因此微生物絮凝法具有廣闊的發(fā)展前景。
　　
　　3.2生物吸附法
　　
　　生物吸附是對(duì)于經(jīng)過一系列生物化學(xué)作用使重金屬離子被微生物細(xì)胞吸附的概括理解，這些作用包括絡(luò)合、鰲合、離子交換、吸附等。這些微生物從溶液中分離金屬離子的機(jī)理有胞外富集、沉淀；細(xì)胞表面吸附或絡(luò)合；胞內(nèi)富集。其中細(xì)胞表面吸附或絡(luò)合對(duì)死活微生物都存在，而胞內(nèi)和胞外的大量富集則往往要求微生物具有活性。許多研究表明活的微生物和死的微生物對(duì)重金屬離子都有較大的吸附能力，作為生物吸附劑的生物源能夠從低濃度的含重金屬離子的水溶液中吸附重金屬，且有實(shí)用價(jià)值的微生物容易獲得。例如：發(fā)酵過程中的酵母菌是生物吸附劑很好的生物源，大量來自海洋中的藻類也是便宜的生物源[8、9]。趙玲等[9]用海洋赤潮生物原甲藻(Prorocentrummicans)的活體和甲醛殺死的藻體對(duì)Cu2+、Pb2+、Ni2+、Zn2+、Ag1+、Cd2+的吸附能力進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)證明，金屬離子混合液經(jīng)原甲藻吸附30min后，各離子的濃度顯著下降且達(dá)到平衡，原甲藻的活體和死體對(duì)這六種金屬離子具有相似的吸附能力。
　　
　　利用載體通過物理或化學(xué)方法將微生物吸附劑經(jīng)預(yù)處理固定后，吸附劑吸附機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性增強(qiáng)、使用周期延長、可以提高廢水處理的深度和效率、減少吸附—解吸循環(huán)中的損耗。近年來，國內(nèi)外很多學(xué)者開展了固定化細(xì)胞處理含重金屬有毒廢水的研究工作[10、11]。生物吸附劑具有來源廣、價(jià)格低、吸附能力強(qiáng)、易于分離回收重金屬等特點(diǎn)，而且使用死的微生物作為生物源具有容易固定化，并可根據(jù)需要制成特殊的生物吸附劑并反復(fù)使用。因此，生物吸附法有很好的工業(yè)應(yīng)用前景?，F(xiàn)階段我國的污水處理廠大多數(shù)采用活性污泥處理法，因此可以考慮在需進(jìn)行重金屬去除的地域，通過對(duì)活性污泥的馴化(在此過程中應(yīng)注意避免過量重金屬使活性污泥中毒)，以及生物接種法接種相應(yīng)的菌種，達(dá)到對(duì)低濃度含重金屬污水的處理。
　　
　　3.3植物整治技術(shù)
　　
　　植物對(duì)重金屬的吸收富集機(jī)理，主要為兩個(gè)方面：一是利用植物發(fā)達(dá)的根系對(duì)重金屬廢水的吸收過濾作用，達(dá)到對(duì)重金屬的富集和積累。二是利用微生物的活性原則和重金屬與微生物的親和作用，把重金屬轉(zhuǎn)化為較低毒性的產(chǎn)物。通過收獲或移去已積累和富集了重金屬的植物的枝條，降低土壤或水體中的重金屬濃度，達(dá)到治理污染、修復(fù)環(huán)境的目的。
　　
　　在植物整治技術(shù)中能利用的植物很多，有藻類植物、草本植物、木本植物等等。其主要特點(diǎn)是對(duì)重金屬具有很強(qiáng)的耐毒性和積累能力，不同種類植物對(duì)不同重金屬具有不同的吸收富集能力，而且其耐毒性也各不相同。