浅析硫酸盐生物还原法处理镀锌废水

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析硫酸盐生物还原法处理镀锌废 水 摘要：锌是一种在地球上储备较 为丰富的重金属资源，广泛应用于现代 工业生产如冶炼、制药及食品行业之中。 而随着电镀技术在现代科技、经济上的 运用正发挥着愈来愈大的作用，电镀产 业已成为我国制造业中不可或缺的一部 分。纯净的镀锌层在常温干燥空气中较 稳定，在潮湿的空气中或含有二氧化碳 和氧的水中，表面会生成一层碱式碳酸 锌组成的薄膜3Zn(OH)2 ZnCO3， 具有一定的防护能力，因此，镀锌在电 镀技术中占有相当的地位。随着市场的 成长，我国镀锌技术从不同层面都得到 了长足的进步，但这个行业目前存在企 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 业小而多，技术更新慢，管理水平低， 污染大等问题，对含锌废水的治理要求 也越来越严格，而含锌废水处理达到回 用标准的成本极高，因此在废水处理中 运用具有运行稳定、处理成本较低手微 生物技术有极为广阔的发展空间。 中国论文网 /2/view-12900214.htm 关键词：含锌废水 微生物治理 X703 含锌废水的排放对人体健康和工 农业活动具有严重危害1-4，其具有持 久性、毒性大、污染严重等。一但进入 环境后不能被生物降解，大多数参与食 物链循环，并最终在生物体内积累，破 坏生物体正常生理代谢，危害人类及其 它生物体的健康。目前国内外处理含锌 废水的研究可分为物化法和生物法。物 化法包括离子交换法5、化学法、膜法 6-7及高级电化学法8-10。90 年代开 始，世界各国致力于研究微生物11法 处理含锌废水，有些已得到了较好的运 用。通过生物有机体或其代谢产物与金 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 属离子之间的相互作用，达到净化废水 的目的，具有低成本，环境友好等优点。 一般分为两类：生物吸附法和生物沉淀 法。本文通过统计大量的试验数据，分 析硫酸盐生物还原法处理含锌废水的主 要影响因素和处理效率。 1 电镀废水处理现状 1.1 电镀废水的危害： 电镀废水就其总量来说，比如造 纸、印染、化工、等行业的水量小，污 染面窄，但由于电镀厂点分布广，废水 中所含高毒物质的种类多，其危害性是 很大的。未经处理达标的电镀废水排入 河道、池塘，渗入地下，不但会危害环 境，而且会污染饮用水和工业用水。电 镀废水中含有铬锌、铜、镉，铅、镍等 重金属离子以及酸、碱氰化物等具有很 大毒性的杂物。有的还属于致癌和致畸 变的剧毒物质因此必须认真地加以处 理以免对人们造成危害。 1.2 废水主要来源及有害物质 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 1.3 电镀废水处理工艺对比 目前电镀废水的处理工艺主要为 离子交换法、化学法、膜法、BM 菌法、 CHA 生化法和高级电化学法，各种工 艺优缺点详见表 3。 随着市场的成长，我国镀锌技术 从不同层面都得到了长足的进步，但这 个行业目前存在企业小而多，技术更新 慢，管理水平低，污染大等问题，对含 锌废水的治理要求也越来越严格，而含 锌废水处理达到回用标准的成本极高， 由表 3 可知，生物法处理11电镀废水 的成本比较低、处理效果好、设备数量 少、故障率低及维修简便。因此在废水 处理中运用具有运行稳定、处理成本较 低手废的微生物技术有极为广阔的发展 空间。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 2 硫酸盐生物还原法处理含锌废 水 硫酸盐生物还原法处理含锌废水 其原理是利用硫酸盐还原菌 SRB 在厌 氧条件下产生硫化氢，硫化氢和废水中 的重金属反应，生成金属硫化物沉淀以 去除重金属离子。 2.1 废水处理工艺流程及简述 废水处理工艺流程图见图 1。 利用微生物方法处理重金属废水 时，由于废水中常缺乏微生物生长所需 的营养物质，包括有机物、氮、磷等， 因此，在废水中需加入所缺的营养物质。 生物反应器是一个厌氧反应系统， 微生物在厌氧条件下分解有机物，还原 硫酸盐生成硫化氢，硫化氢与废水中的 锌离子反应生成不溶性的硫化锌。生物 反应器的类型可以是上流式厌氧污泥床、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 厌氧接触反应器等。 反应生成的硫化锌沉淀同厌氧污 泥混在一起，当其浓度达到一定程度以 后，为了保证生物反应器的正常运行， 就必然排放一部分污泥。由于污泥中锌 含量较高，可以回收。同时可以查看中 国污水处理工程网更多技术文档。 从沉淀池中的出水，虽然锌离子 的去除率很高，但是出水中还含有比较 高的 COD 和硫化氢，因此必须要进行 好氧处理去除 COD 和硫化氢，使最终 出水的指标都达到国家排放标准。 2.2 实验步骤及方法 2.2.1 菌种来源 （1）生活小区阴沟污泥 （2）某城镇污水厂厌氧硝化污 泥 （3）某电镀厂污泥 2.2.2 实验用主要培养基 蛋白胨乳酸钠培养基：蛋白胨 20g、酵母膏(牛肉膏)10g 、乳酸钠 4g、KH2PO4 0.5g、NH4Cl 1g、NaSO4 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 lg、七水硫酸镁 2g、L-半胱氨酸 0.6g， 蒸馏水稀释至 1000mL 混匀，用 20%NaOH 溶液调节 pH 为 7.2 用灭菌锅 在 121保温 25min 后，冷却备用。 2.2.3 实验仪器 S-SW-CJ 净化工作台、YXQ- SG4b-280 型手提式压力蒸汽消毒器、 PHX-DHS 型隔水式电热恒温培养箱、 pHS-3C 型酸度计、752 型紫外光栅分光 光度计、3200 型原子吸收分光光度计、 亚沸蒸馏器、800 型离心沉淀器、 HP1200 型电子天平。 2.2.4 实验内容 （1）进水 COD 浓度对锌离子去 除能力的影响， （2）水力滞留时间对反应器稳 定性的影响 （3）废水中锌离子浓度对反应 器稳定性的影响 （4）进水硫酸盐浓度对锌离子 去除率的影响 2.3 结果与讨论 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 从有关的研究中，分析不同的工 艺参数对锌离子去除效果的影响。 （1）进水 COD 浓度对锌离子去 除能力的影响 进水 COD 浓度对锌离子和 COD 去除能力的影响结果见表 4。 从表 4 可见，出水 COD 随进水 COD 的降低而降低。反应器中的硫化 氢浓度随进水 COD 浓度下降而下降。 但硫化氢浓度为 80mg/L 左右时，进水 COD 增加不会导致硫化氢的增加。因 此，考虑反应器进行的稳定性和出水水 质，废水中营养物的加入量应当控制在 300mg/L 左右。 （2）水力滞留时间对反应器稳 定性的影响在进水 COD 为 320mg/L，锌离子 100mg/L 的条件下逐渐提高进水速率。 水力滞留时间由 18h 逐渐减少至 3h，结 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 果如表 5。 由表 5 可以看出，当水力滞留时 间由 18h 降至 9h 时，对锌离子的去除 率基本无影响，继续降低水力滞留时间 锌离子的去除率开始逐渐降低，当水力 滞留时间降到 4h 以后，锌离子的去除 率急骤下降。分析装置对锌离子的总去 除能力可以发现：随着水力滞留时间的 减少，装置单位容积对锌离子的去除效 率逐渐提高，当水力滞留时间降到 5h 后，反应器的离子去除能力最高，为 429mg/L d。如继续降低水力滞留时 间去除能力反而降低。当水力滞留时间 为 3h 时，锌离子去除效率仅为 246.8mg/L d。这说明 SRB 的活性受 到了抑制。 （3）废水中锌离子浓度对反应 器稳定性的影响 进水中锌离子由初始的 100mg/L -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 逐渐增加到 600mg/L，结果见表 6。从 表 6 可以看出，该方法对 500mg/L 以下 的含锌废水都能有效地处理。随着浓度 的提高，装置的单位体积处理效率也跟 着提高，最高达 1329mg/L d。但如 进一步提高进水锌浓度至 600mg/L，则 锌离子去除能力反而大大降低，单位体 积的去除效率仅为 864mg/L d。说明 SRB 已经受到锌的毒害作用。尽管如此， 该结果也表明，本方法能够耐受较高浓 度的锌离子的冲击。 （4）进水硫酸盐浓度对锌离子 去除率的影响 试验中为了避免干扰，进水 COD 浓度提高到 640mg/L，结果见表 7。由表 7 表明，该法在所试范围内对 锌离子的去除率均为 97%以上。分析硫 化氢浓度表明，SRB 的活性受硫酸盐浓 度影响。在硫酸根浓度低于 500mg/L 时， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 SRB 的活性随着硫酸根浓度的降低而降 低。至 100mg/L 时，出水中已经测不到 硫化氢，在该浓度下看来不能长期运行。 由于一般的工业废水中硫酸盐的浓度都 较高，因而硫酸盐的浓度不会影响本方 法的应用。 3、结论 （1）出水 COD 随进水 COD 的 降低而降低。反应器中的硫化氢浓度随 进水 COD 浓度下降而下降。但硫化氢 浓度为 80mg/L 左右时，进水 COD 增加 不会导致硫化氢的增加。因此，考虑反 应器进行的稳定性和出水水质，废水中 营养物的加入量应当控制在 300mg/L 左 右。 （2）进水中锌离子由初始的 100mg/L 逐渐增加到 600mg/L，结果见 表 6。从表 6 可以看出，该方法对 500mg/L 以下的含锌废水都能有效地处 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 理。随着浓度的提高，装置的单位体积 处理效率也跟着提高，最高达 1329mg/L d。但如进一步提高进水锌 浓度至 600mg/L，则锌离子去除能力反 而大大降低，单位体积的去除效率仅为 864mg/L d。说明 SRB 已经受到锌的 毒害作用。尽管如此，该结果也表明， 本方法能够耐受较高浓度的锌离子的冲 击。 （3）进水中锌离子由初始的 100mg/L 逐渐增加到 600mg/L，结果见 表 6。从表 6 可以看出，该方法对 500mg/L 以下的含锌废水都能有效地处 理。随着浓度的提高，装置的单位体积 处理效率也跟着提高，最高达 1329mg/L d。但如进一步提高进水锌 浓度至 600mg/L，则锌离子去除能力反 而大大降低，单位体积的去除效率仅为 864mg/L d。