重金屬廢水的微生物處理
2020-11-26 建設工程教育網一、微生物法治理電鍍廢水技術
1.主要技術內容
（1）基本原理用從電鍍汙泥中獲得的SR系列複合功能菌，高效還原六價鉻為三價鉻，三價鉻、鋅、銅、鎳和鎘等二價金屬離子被菌體富集，再經固液分離，廢水被淨化，汙泥中金屬再用微生物或化學法回收，固液分離的上清液可以回用。
（2）技術關鍵本技術的關鍵是菌體的培養和「菌廢比」的合理調控，這是保證處理水質達到排放標準或回用的重要條件。一般採用厭氧技術培養菌體，培養液可以是生活汙水，糞便，高濃度有機廢水，也可以人工配製。採用中溫發酵技術。根據廢水中的金屬離子的濃度和培養的菌體的濃度決定「菌廢比」，具體情況具體決定。
（3）工藝流程微生物治理電鍍廢水工藝流程見圖9-24。
2.主要技術指標
（1）淨化能力本技術對廢水成分變化的適應性強，各金屬離子濃度的範圍為：鉻1mg／L～1000mg／L，鋅1mg／L～1000mg／L，銅1mg／L～1000mg／L，鎳1mg／L～500mg／L，鎘1mg／L～500mg／L.本技術不僅能處理單一的金屬廢水，也可處理混合的金屬廢水。廢水的pH值可在4～8範圍內變化。每天處理廢水量可達1m3～1000m3以上。
（2）特點利用微生物高效快速還原六價鉻，無二次汙染，能回收菌泥中的金屬，因此，使用周期長，管理方便。如果能利用生活汙水、食品加工廢水等培養微生物，可以實現以廢治廢。
（3）出水水質處理後排放水中六價鉻、總鉻、鋅、銅、鎳、鎘等金屬低於國家GB8978-1996汙水綜合排放標準，見表9-15。
3.投資分析對於日處理100t廢水的規模而言，1992年價格為總投資30萬元，其中土建15萬元，設備10萬元，其他5萬元。
本技術主要設備使用期可達40年，運行費用約為每噸廢水0.20元。
4.主要設備微生物法治理電鍍廢水技術的主要設備有培菌池，生物反應器，調節池，泵房，沉澱池，消毒池，主控室，化驗室等。
二、硫酸鹽生物還原法處理含鋅廢水
硫酸鹽生物還原法處理含鋅廢水其原理是利用硫酸鹽還原菌SRB在厭氧條件下產生硫化氫，硫化氫和廢水中的重金屬反應，生成金屬硫化物沉澱以去除重金屬離子。
1.廢水處理工藝流程見圖9-25。
2.工藝說明利用微生物方法處理重金屬廢水時，由於廢水中常缺乏微生物生長所需的營養物質，包括有機物、氮、磷等，因此，在廢水中需加入所缺的營養物質。
生物反應器是一個厭氧反應系統，微生物在厭氧條件下分解有機物，還原硫酸鹽生成硫化氫，硫化氫與廢水中的鋅離子反應生成不溶性的硫化鋅。生物反應器的類型可以是上流式厭氧汙泥床、厭氧接觸反應器等。
反應生成的硫化鋅沉澱同厭氧汙泥混在一起，當其濃度達到一定程度以後，為了保證生物反應器的正常運行，就必然排放一部分汙泥。由於汙泥中鋅含量較高，可以回收。
從沉澱池中的出水，雖然鋅離子的去除率很高，但是出水中還含有比較高的COD和硫化氫，因此必須要進行好氧處理去除COD和硫化氫，使最終出水的指標都達到國家排放標準。
3.工藝參數對處理效果的影響從有關的研究中，分析不同的工藝參數對鋅離子去除效果的影響。
（1）進水COD濃度對鋅離子去除能力的影響進水COD濃度對鋅離子和COD去除能力的影響結果見表9-16。
從表9-16可見，出水COD隨進水COD的降低而降低。反應器中的硫化氫濃度隨進水COD濃度下降而下降。但硫化氫濃度為80mg／L左右時，進水COD增加不會導致硫化氫的增加。因此，考慮反應器進行的穩定性和出水水質，廢水中營養物的加入量應當控制在300mg／L左右。
（2）水力滯留時間對反應器穩定性的影響在進水COD為320mg／L，鋅離子100mg／L的條件下逐漸提高進水速率。水力滯留時間由18h逐漸減少至3h，結果如表9-17。
由表9-17可以看出，當水力滯留時間由18h降至9h時，對鋅離子的去除率基本無影響，繼續降低水力滯留時間鋅離子的去除率開始逐漸降低，當水力滯留時間降到4h以後，鋅離子的去除率急驟下降。分析裝置對鋅離子的總去除能力可以發現：隨著水力滯留時間的減少，裝置單位容積對鋅離子的去除效率逐漸提高，當水力滯留時間降到5h後，反應器的離子去除能力最高，為429mg／L.d.如繼續降低水力滯留時間去除能力反而降低。當水力滯留時間為3h時，鋅離子去除效率僅為246.8mg／L.d.這說明SRB的活性受到了抑制。
（3）廢水中鋅離子濃度對反應器穩定性的影響進水中鋅離子由初始的100mg／L逐漸增加到600mg／L，結果見表9-18.從表9-18可以看出，該方法對500mg／L以下的含鋅廢水都能有效地處理。隨著濃度的提高，裝置的單位體積處理效率也跟著提高，最高達1329mg／L.d.但如進一步提高進水鋅濃度至600mg／L，則鋅離子去除能力反而大大降低，單位體積的去除效率僅為864mg／L.d.說明SRB已經受到鋅的毒害作用。儘管如此，該結果也表明，本方法能夠耐受較高濃度的鋅離子的衝擊。
（4）進水硫酸鹽濃度對鋅離子去除率的影響試驗中為了避免幹擾，進水COD濃度提高到640mg／L，結果見表9-19。由表9-19表明，該法在所試範圍內對鋅離子的去除率均為97％以上。分析硫化氫濃度表明，SRB的活性受硫酸鹽濃度影響。在硫酸根濃度低於500mg／L時，SRB的活性隨著硫酸根濃度的降低而降低。至100mg／L時，出水中已經測不到硫化氫，在該濃度下看來不能長期運行。由於一般的工業廢水中硫酸鹽的濃度都較高，因而硫酸鹽的濃度不會影響本方法的應用。
4.供設計參考的工藝參數硫酸鹽還原菌處理含鋅廢水的汙泥床工藝可在進水COD和鋅濃度分別為320mg／L與100mg／L時有效運行，有機物和鋅離子的去除率分別達到73.8％和99.63％。在水力滯留時間降至6h時，鋅離子的去除率仍可達94.5％。進水鋅離子濃度低於500mg／L時裝置可以穩定運行，而當濃度達到600mg／L時，硫酸鹽還原菌受到鋅離子的明顯毒害。當進水COD1500mg／L，鋅離子500mg／L，水力滯留時間為9h時，裝置的鋅離子容積去除率可達1329mg／L.d。
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