（环境科学专业论文）曝气铁碳内电解——改性茶渣处理电镀废水.pdf

i i 扬州人学硕十学位论文 t h et r e a t m e n to f e l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e rb ya e r a t e d f e ci n t e m a le l e c t r o l y s i s m o d i f i e dt e ad r e g s a b s t r a c t i n t e r n a le l e c t r o l y s i si sb a s e do nt h e p r i n c i p l e o fe l e c t r o c h e m i c a lo x i d a t i o n r e d u c t i o n ，a n di ti su s e dt ot r e a tw a s t e w a t e rb ye n r i c h m e n t ，o a g u l a t i o n ，a d s o r p t i o na n d f i l t r a t i o n q u a n t i t a t i v es t u d i e so nt e a l e a v e s sc a t c h i n gm e t a li r o n si ns o l u t i o nw e r e b e g u ni n19 8 6b yj a p a n e s es c h o l a r ss u c ha sk i m u r a an e wk i n do fe n v i r o n m e n t a l e n g i n e e r i n ga d s o r p t i o nm a t e r i a lm a d eo ft e ad r e g sc a l la b s o r bh e a x 3 , m e t a li r o n si n w a s t e w a t e r , i nt h i sp a p e r ，a e r a t e df e ci n t e r n a le l e c t r o l y s i s - m o d i f i e dt e ad r e g si su s e dt ot r e a t w a s t e w a t e rc o n t a i n i n gc h r o m i u ma n dc y a n i d es e p a r a t e l y a n dt h eo p t i m a lp a r a m e t e r s a r ec o n f i r m e dt h r o u g he x p e r i m e n t s t h ee f f e c to fa e r a t e di n t e r n a le l e c t r o l y s i s m o d i f i e d t e ad r e g si sb e r e rt h a nt h a to fa e r a t e di n t e r n a le l e c t r o l y s i so rm o d i f i e dt e ad r e g sa l o n e t h eo p t i m a lp a r a m e t e r so ft r e a t m e n to fw a s t e w a t e rc o n t a i n i n gc h r o m i u ma r ea s f o l l o w s ：i n t e r n a le l e c t r o l y s i sp r o c e s s ：f e ( v ) ：c ( v ) i s1 ：l ，p hi s1 ，c o n t i n u o u sa e r a t i o n , r e a c t i o nt i m ei s1 2 0 r a i n ；m o d i f i e dt e ad r e g sp r o c e s s ：p hi s7 5 ，o 4 9d r e g s ，r e a c t i o n t i m ei s1 2 0 m i n ，t h ec o n c e n t r a t i o no fc r 6 + i nf i n a le f f l u e n ti s0 4 0 9 m g lw h i c hi sl o w e r t h a nt h em a x i m u ma l l o w a b l ee m i s s i o nc o n c e n t r a t i o ni ng b 8 9 7 8 19 9 6 t h eo p t i m a lp a r a m e t e r so ft r e a t m e n to fw a s t e w a t e rc o n t a i n i n gc y a n i d ea r ea s f o l l o w s ：i n t e r n a le l e c t r o l y s i sp r o c e s s ：f e ( v ) ：c ( v ) i s1 ：1 ，p hi s4 ，c o n t i n u o u sa e r a t i o n , r e a c t i o nt i m ei s3 h ；m o d i f i e dt e ad r e g sp r o c e s s ：p hi s8 ，lgd r e g s ，r e a c t i o nt i m ei s3 h ， t h ec o n c e n t r a t i o no fc y a n i d ei nf i n a le f f l u e n ti s2 8 9 7 5m g lw h i c hc a nn o tr e a c ht h e d i s c h a r g es t a n d a r d sa n dn e e d st ob et r e a t e df u r t h e r s i m u l t a n e o u s l y ，t h ek i n e t i c so fi n t e r n a le l e c t r o l y s i sa n da b s o r p t i o nb ym o d i f i e d t e ad r e g ss t u d i e d t h er e s u l t ss h o wt h a tr e m o v i n go fc r 6 + i si na c c o r dw i t ht h e1 6 s t a g e r e a c t i o na n dt h a to fc y a n i d ei si na c c o r d 、 ，i t ht h e2 8s t a g er e a c t i o na n dt h ea d s o r p t i o n o fm o d i f i e dt e ad r e g sf o rc i j 6 十a n dc y a n i d ef i tt h ep s e u d o - s e c o n d o r d e rm o d e lv e r y w e l l k e y w o r d s ：e l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e r ，a e r a t e df e ci n t e r n a le l e c t r o l y s i s ，m o d i f i e d t e ad r e g s ，w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，d y n a m i c s 林业星曝气铁碳内电解一改性茶渣处理电镀废水 第一章绪论 1 1 前言 电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其它材料表面镀上各种金属以获得 功能性、装饰性和防护性良好的金属膜层的技术，它的产品无处不在。因此，它 在国民经济建设中有着举足轻重的地位，是绝大多数行业在生产过程中不可缺少 的，也是其它工艺无法取代的。电镀现广泛应用于机器轻工、制造等等行业。但 是随着经济的发展，尤其是近十几年来，我国东南沿海和内地的一些大城市中， 电镀行业的发展随着当地经济建设招商引资步伐的加快而加快，其范围也不断扩 大，由此带来土壤和水源中重金属的积累也不断加剧。据我国2 0 世纪8 0 年代初 的调查发现，金沙江、湘江、蓟运河及锦州湾等地水体都有不同程度的重金属污 染，严重地段的水中重金属浓度高达几百微克每升，沉积物中重金属浓度甚至达 上千毫克每升i l l ；2 0 0 5 年，广东北江突发镉污染事件，导致孟洲坝断面的镉超标 1 2 倍，一度导致当地工农业用水的中断。 电镀废水成分极其复杂，除含氰废水和酸碱废水之外，重金属废水是主要的、 潜在危害性极大的。根据其中所含重金属元素，一般可以分将其为含铬废水、含 镍废水、含镉废水、含铜废水、含锌废水、含金废水、含银废水等等。这些废水 一旦排放入环境中不能被生物去除，大多是参与食物链循环并最终在生物体内积 累，破坏生物体正常的生理代谢活动，危害人体的健康。如痕量的铅、铬、镉等 离子及其化合物能在鱼及其他水生生物的体内富集，通过食物链中的生物积累、 生物浓缩、生物放大等效应，最后在生物体内累积，破坏其正常的生理代谢活动 甚至导致三致作用( 致畸、致癌、致突变) ，对人类和周围的生态环境造成严重的 危害【2 】；又如镍盐易引起过敏性皮炎，同时它有致癌作用，精炼镍的工人中鼻腔 癌和肺癌发病率较高【3 】，且它对水生生物也有明显的毒害作用；再如人如果吸入 过量的铜，会得威尔逊( w i l s o n ) 氏症，它一种染色体隐性疾病，可能是由于体内重 要脏器中沉积过量的铜而引起的【4 】。因此，电镀废水的治理已在国内外受到普遍 的重视，已经研制出了多种治理技术，通过将有毒转为无毒、有害转化为无害、 回收贵重金属、水循环使用等措施消除和减少重金属的排放量。随着电镀工业的 2扬州大学硕士学位论文 快速发展和环保要求的日益提高，目前电镀废水治理已开始进入清洁生产工艺、 总量控制和循环经济整合阶段，资源回收利用和闭路循环是主流的发展方向。 1 2 电镀废水处理技术国内外研究现状 1 2 1 化学沉淀法 1 2 1 1 钡盐法 它是利用置换反应的原理，利用钡盐与废水中的铬酸作用，形成铬酸钡沉淀， 再用石膏过滤，去除残留的钡离子，并用聚氯乙烯微孔塑料管去除铬酸钡沉淀。 其优点是处理后的出水可回用于电镀车间水洗工序，其缺点是过滤用的微孔塑料 管易阻塞，清洗不便，且工艺流程较为复杂。 1 2 1 2 还原沉淀法 它是目前应用较为广泛的电镀废水处理方法，利用硫酸亚铁、亚硫酸钠、二 氧化硫、亚硫酸氢钠、铁将废水中的六价铬还原成三价铬，再加碱调整p h 值，使 其形成氢氧化铬沉淀除去。 常用的工艺是在第一反应池中先将废水用硫酸调节p h 值至2 3 ，加入还原剂， 再在下一个反应池中用n a o h 或c a ( o h ) 2 调节p h 值至7 8 ，生成o r ( o h ) 3 沉淀，再加 如混凝剂，除去c r ( o h ) 3 沉淀。改良后的工艺为在第一反应池中直接投加硫酸亚铁， 并用n a o h 或c a ( o i - i ) 2 调节p h 值至7 - - 8 ，生成c r ( o h ) 3 沉淀，再加混凝剂，使沉淀除 去。还原沉淀法有着一次性投资小，运行费用低，处理效果好，操作管理简便等 优点，因而得到广泛应用；但采用此方法时，还原剂的选择很是重要。 一些报道中有提到利用聚合氯化铝铁处理电镀含铬废水的工艺。聚合氯化铝 铁具有传统絮凝剂p a c 、p f c 等的优点，它形成的絮凝体大而重，沉降速度快。 其出水色度比聚合氯化铁好，除浊的效果和絮凝体沉降的性能好于聚合氯化铝。 化学沉淀法处理电镀废水要消耗大量的化学药品，产生较多的泥碴，运行成 本因而较高。而且沉淀剂的加入容易造成二次污染，并影响出水质量，处理达标 后的外排水，因含有盐分而不宜直接回用。 林业星曝气铁碳内电解一改性茶渣处理电镀废水 3 1 2 2 槽边循环化学漂洗 它由美国e r g l a n c y 公司和英国的e f f l u e n tt r e a t m e n tl a n c y 公司共同开发， 故又叫l a n c y 法。它是在电镀生产线后设置回收槽、化学循环漂洗槽以及水循环 漂洗槽各一个，最终处理槽设在车间外面。镀件在化学循环漂洗槽中用低浓度的 亚硫酸氢钠或水合肼漂洗，使9 0 的带出液被还原，然后镀件进入水漂洗槽，而 化学漂洗后的溶液则继续流回处理槽。加碱沉淀在处理槽中进行，其排泥周期很 长。广州电器科学研究所【5 】开发了适用于各种电镀废水的三大类槽边循环化学漂 洗处理工艺，其水回用率高达9 5 ，具有投药少、污泥少且纯度高等特点。 1 2 3 膜分离法 此法以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力( 如压力差、浓度 差、电位差等) 的时侯，原料侧组分会有选择性的透过膜，从而达到分离、除去有 害组分的目的。目前，工业上应用较为成熟的工艺有电渗析、反渗透、超滤、液 膜等。其它如膜生物反应器、微滤等方法尚处于基础理论研究阶段，尚未进行工 业应用。电渗析法是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用膜的选择透 过性净化废水。反渗透法是在外加压力下，通过溶剂的扩散实现分离。超滤法是 在静压差的推动下进行溶质分离的过程。液膜有无载体液膜、有载体液膜、含浸 型液膜等类型。当液膜分散于电镀废水时，流动载体在膜外相界面有选择地络合 重金属离子，之后在液膜内扩散，并在膜内界面上解络，于是重金属离子进入膜 内相得到富集，流动载体返回膜外相界面，如此反复，使废水得到净化。膜分离 法的优点有能量转化率高、装置简单、操作简单、容易控制、分离效率高等。但 它的投资大，运行费用高，薄膜的寿命短。故主要用于回收附加值高的物质。 电镀工业漂洗水的回收是电渗析在废水处理中的主要应用，水和金属离子可 达到全部循环利用的效果，其整个过程可在高温和更广的p h 值条件下运行，且 回收液浓度可大大提高，但缺点为仅能用于回收离子组分。液膜法处理含铬废水， 其离子载体为t a p ( 磷酸三丁酯) ，s p a n s 0 为膜稳定剂，特点为工艺操作方便，设 备简单，原料价廉易得。当然也有选用非离子载体的，这种方法常用2 s p a n 8 0 4 扬州大学硕士学位论文 作表面活性剂，选用六氯代l ，3 丁二烯( 1 9 ) 和聚丁二烯( 7 4 ) 的混合物作溶剂， 分离过程分为：萃取、反萃取等步骤 6 - 8 1 。近年来，也有用微滤处理含重金属废水 的，它可去除电镀废水中有毒的重金属如镉、铬等【9 1 。 1 2 4 黄原酸酯法 上世纪7 0 年代，美国研制成新型重金属离子去除剂i s x ，它使用方便，费用 低。i s x 不仅能脱除多种重金属离子，而且能在酸性条件下能将c ，还原为c 一。 而不溶性淀粉黄原酸酯脱除铬的效果更好，其脱除率能大于9 9 ，且残渣稳定， 不会引起二次污染。钟长庚等人【l o ，l l 】用稻草代替淀粉制成稻草黄原酸酯，用来处 理含铬废水，其脱除率高，很容易达到排放标准。有研究者认为稻草黄原酸酯脱 除铬是黄原酸铬盐、氢氧化铬通过沉淀、吸附几种过程共同作用的结果，但还是 黄原酸铬盐起主要作用。此法成本低，操作简单，反应迅速，无二次污染。 1 2 5 电解法沉淀过滤 此工艺首先将电镀废水经过格栅以去除较大颗粒的悬浮物，后自流至调节池 以均衡水量水质，然后由泵提升至电解槽电解，在此过程中阳极铁板溶解成亚铁 离子，酸性条件下它能将六价铬离子还原成三价铬离子，同时阴极板上析出氢气 会使废水p h 值逐步上升至中性导致c r 3 + 、f e 3 + 都以氢氧化物沉淀析出。电解后的 出水经过初沉池，再连续通过( 废水自上而下) 两级沉淀过滤池【1 2 】。一级过滤池内 填料为：木炭、焦炭、炉渣；二级过滤池内填料为：无烟煤、石英砂。污水中沉 淀物被填料过滤，出水再通过泵抽入循环水池用作冷却用水。而过滤用的木炭、 焦炭、无烟煤、炉渣则定期收集在锅炉房掺烧。 此法的缺点是在酸性介质中，氢氧化铬可能被重新溶解；过滤池内的填料必 须定期处理，焚烧彻底，否则会引起二次污染。 电解法处理含铬废水的效果稳定，操作管理简便，但需消耗电能、钢材，其 运转费用较高；另外为减少电能的消耗，常常把食盐加入废水中( 用量l g l 左右) ， 以提高导电率，这同时也增加了水的含盐量，致使废水不能循环使用，因此这种 方法应用并不十分广泛。 林业星曝气铁碳内电解一改性茶渣处理电镀废水5 1 2 6 吸附法 它是利用吸附剂表面活性对重金属离子的吸附来去除之的方法。作为一种重要 的物化方法，它在重金属废水处理中已有了一定的应用，并且由于其成本低廉、 高效等优点而得到广泛的研究。常用的吸附剂种类如下： 1 2 6 1 碳类吸附剂 早期，活性炭是最常用的吸附剂，但随着吸附分离技术的发展，颗粒活性炭、 粉状活性炭、活性炭纤维、炭分子筛、含碳的纳米材料相继出现。目前，活性炭 年产量约7 0 万吨，而其中的5 0 0 旷6 0 用于水处理。 活性炭对重金属的吸附主要是靠其发达的表面空隙结构，其吸附过程属于物 理吸附。活性炭的孔径可分为三种，即微孔径( 直径小于1 5 埃) 、中孔径( 直径在 1 5 1 0 0 0 埃) 和大孔径( 直径在1 0 0 0 埃以上) 。实践证明：当活性炭的孔隙直径比 被吸附分子大3 4 倍时，该分子最容易被吸附。 活性炭纤维【1 3 】是新一代的高活性吸附材料，它是活性炭的更新换代产品，用 它可使吸附装置小型化、吸附层薄层化、吸附漏损小、效率高，故可以完成颗粒 活性炭无法实现的工作。但其价格昂贵，因而使其应用受到很大限制。 1 2 6 2 矿物吸附剂 黏土矿物具有比表面积大、空隙率高、极性强等特点，对水中各种类型的污 染物质都有良好的吸附性能 1 4 】。它的吸附能力归因于细粒的硅酸盐矿物的净负电 荷结构：负电荷需吸附正电荷而被中和，使得黏土具备了吸引并容纳阳离子的能 力。黏土的表面积很大，这也有利于增强其吸附的能力。而对黏土进行改进处理 可提高它的吸附能力。c a d e n a 1 s l 用有机阳离子一四甲铵离子取代黏土中天然的可 交换阳离子后，其吸附铅的能力大大提高，从天然膨润土吸附铅的能力的6 m g g ， 上升为处理后的5 8 m g g 。邵红等【1 6 】以钠基膨润土为原料制备铁硅交联膨润土吸附 模拟废水中的c r 6 + ，结果表明：c r 6 榷度为3 0 m g l 、吸附剂用量为8 9 l 、p h 值为 1 1 、常温吸附1 5 m i n ，c ，去除率可达8 7 5 5 。黏土因其储量丰富、成本低、易 获取而且吸附能力强，成为可替代活性炭的吸附剂。但是由于其弱渗透性，应用 前常需要造粒。 6扬州大学硕士学位论文 1 2 6 3 高分子吸附剂 它对于分离回收重金属有着显著的效果。去除原理是其所含有的如羟基、羧 基、氨基等，可借氢键、盐键形成具有类似网状结构的笼形分子等活性基团可鳌 合许多金属离子。常用的高分子吸附剂有合成树脂、离子交换纤维和壳聚糖及其 衍生物。 离子交换纤维作为新一代高效吸附分离材料，特别是作为先进的功能性材料， 其环境保护、治理废气废液和分离纯化回收物质的效果显著。强酸性阳离子交换 纤维可用于重金属废水的深度处理。离子交换纤维能有效除去水中的重金属离子， 可用于6 0 c o 、1 3 4 c s 废水以及核电站循环水的净化和去除废水中的铁、镁、钙、铵、 铬、汞等离子，此外它还可以去除染料废水中的有机污染物，甚至还可用于超纯 水的制备。 壳聚糖及其衍生物是处理重金属废水的理想材料，对其吸附机理的研究甚多， 也较成熟。实验证明：壳聚糖不会吸附天然水中的k + 、n a + 、c a 2 + 、m 9 2 + 、c i 、s 0 4 2 。、 c 0 3 2 。、h c 0 3 等离子，不影响天然水体的本底浓度。而其对c u 2 + 、c d e + 、z n 2 + 、 n i 2 + 、a g + 、a u 2 + 、h 9 2 + 、b i 3 + 、p b 2 + 重金属离子有很强的吸附能力，符合吸附剂的 要求，是废水处理的理想材料。程永华等人【1 7 】研究了壳聚糖对重金属离子有很强 的去除能力，且对环境友好，进行了壳聚糖对铬吸附的动力学实验，绘制了吸附 动力学曲线和吸附等温线，考查了p h 值对吸附的影响。结果表明，在强酸性条 件下，壳聚糖对c ，的吸附速度较快，对c 一的吸附速度较慢；而在弱酸性条件 下，壳聚糖对c 一的吸附有利。通过调节p h 值组合，可以连续处理含铬废水。 对工业实际水样的吸附实验结果表明，按本研究方法，通过控制p h 值进行分段 吸附，出水中铬含量低于国家排放标准。 但是高分子吸附剂再生过程中要考虑材料膨胀的因素，因此在推广应用上受 到一定限制，达不到预期的效果。 1 2 7 生物法 它是依靠人工培养的功能菌的静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、 林业星曝气铁碳内电解一改性茶渣处理电镀废水 7 絮凝作用、共沉淀作用和对p h 值的缓冲作用处理废水的。该法设备安全可靠， 操作简单，排放水用可于培菌及其它用途，污泥量少，污泥中金属可回收利用， 从而实现了清洁生产、无污水和废渣排放。此法投资少，能耗低，运行费用少。 用生物法治理含铬废水，在国内外都是近年来开始的。生物法作为治理电镀 废水的高新生物技术，适用于各型电镀厂的废水处理，具有重大的实用价值。国 内外对s b r 菌( 硫酸盐还原菌) 【1 8 】、s r 系列复合功能菌 1 9 1 、脱硫孤菌【2 0 】、脱色杆菌、 生枝动胶菌、酵母菌【2 i 】、含糊假单胞菌、荧光假单胞菌、乳链球菌、阴沟肠杆菌、 硫酸盐还原菌【捌等进行过研究，并从过去的单一菌种发展到现在的多菌种的联合 使用，使废水的处理从此走向清洁、无污染的道路。研究表明，经过特定驯化， 好氧污泥能成为硫酸盐还原菌优势生长的厌氧活性污泥，用它处理含铬废水，当 进水硫酸根浓度为l g l 、c o d 浓度为2 9 l 、c r 6 + 浓度为2 0 m g l 、水力滞留时间为 1 6 h 时，能有效处理含铬废水，c 的去除率高达9 9 8 3 ，硫酸根去除率也达到 8 6 2 ，出水中c ，、硫酸根和c o d 浓度均达排放标准【2 3 】。 1 2 7 1 生物絮凝法 此法是利用微生物或其产生的代谢物，进行絮凝沉淀的方法。微生物絮凝剂 是由微生物自身构成的，是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、纤维素和核酸等。由于多数微生物具有一定的线性结构，有的 表面具有较高电荷或较强的亲水性，能与颗粒通过各种作用相结合，因而起到很 好的絮凝效果。目前己开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉菌、放线菌、酵 母菌和藻类等共1 7 种，其中对重金属有絮凝作用的有1 2 种。此法处理废水安全、 方便、无毒，不产生二次污染，絮凝效果好，且微生物生长快，易于实现工业化。 此外，更可以通过遗传工程驯化构造出具有特殊功能的菌株，因此具有广阔的发 展前景。 1 2 7 2 生物吸附法 生物吸附是对经过一系列生物化学作用使重金属离子被微生物细胞吸附的概 括，这些作用包括络合、鳌合、离子交换、吸附等等。其机理有胞外富集、沉淀、 细胞表面吸附或络合、胞内富集，其中细胞表面吸附或络合对死活微生物都存在， 8 扬州大学硕十学位论文 而胞内和胞外富集则往往要求微生物是活的。研究表明，活的微生物和死的微生 物对重金属离子都有较大的吸附能力。叶锦韶等人 2 4 】将菌株( r 3 2 ) 和复合菌群 ( f h 0 1 ) 与活性污泥进行复合使用，观察其对高浓度含铬模拟水样和含铬电镀废水的 生物吸附效果。结果表明，这两种吸附剂对进水p h 值适应范围广，当p h 值为1 o 7 o 时，r 3 2 对5 0 0 m g l 铬的去除率达7 1 8 6 ；当p h 值为1 0 - - 5 0 时，f h 0 1 对铬的去除率在6 0 以上。r 3 2 对铬浓度、处理时间、进水速度等因素都具有较 好的适应性。而f h 0 1 对低浓度含铬废水的处理效率高，对铬浓度为5 0 - 2 0 0 m g l 的去除率达1 0 0 。r 3 2 和f h 0 1 串联曝气处理效果也很理想，吸附2 h 后，对总c r 、 c u 2 + 、c o d c r 浓度分别为7 8 3 m g l 、2 2 9 m g l 、4 5 0 m g l 的电镀废水的去除率分 别为9 4 0 、9 9 2 、7 4 5 。 利用载体将微生物吸附剂经预处理固定后，其机械强度和化学稳定性增强， 使用周期延长，可以提高废水处理的深度和效率，减少吸附一解吸循环中的损耗。 近年来，国内外很多学者f ：2 5 2 6 1 开展了固定化细胞处理含重金属废水的研究工作。生 物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属、可反复使用 等特点，有很好的工业应用前景。现阶段我国的污水处理厂大多数采用活性污泥 处理法，其实可以考虑在需进行重金属去除的地域，通过对活性污泥的驯化( 在此 过程中应注意避免过量重金属使活性污泥中毒) 以及接种相应的菌种，达到处理低 浓度重金属污水的目的。 1 2 7 3 植物整治技术 植物吸收富集重金属的机理主要有两个方面：一是利用发达的根系对重金属 废水的吸收过滤作用；二是利用微生物的活性和重金属与微生物的亲和作用，将 其转化为较低毒性的产物。通过收获或移去已积累富集了重金属的植物的枝条， 以降低土壤或水体中的重金属浓度，从而达到治理污染、修复环境的目的。植物 整治技术中能利用的植物藻类植物、草本植物、木本植物等。其主要特点是对重 金属具有很强的耐毒性和积累能力，且不同种类植物对不同重金属具有不同的吸 收富集能力，而且其耐毒性也各不相同。风眼莲是国际上公认和常用的一种治理 污染的水生漂浮植物，它生长迅速，既能耐低温，又能耐高温，能迅速、大量地 林业星曝气铁碳内屯解一改性茶渣处理电镀废水 9 富集废水中c r 、c d 、p b 、h g 、n i 、a g 、c o 等多种重金属。 1 2 7 4 生物化学法 它指通过微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去 除。其中，硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下通过 硫酸盐还原菌的还原作用，将硫酸盐还原成h 2 s ，同时废水中的重金属离子和所 产生的h 2 s 反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而去除。 目前国内比较成功并己工业化应用处理重金属废水的，是中国科学院成都生物 研究所从电镀污泥、废水及下水道铁管内分离筛选出3 的5 株菌株中选育的s r 复合 功能菌，它能高效净化铬及其他重金属【2 7 】。生物化学法需培养菌种，适于连续生 产的企业，成本较低。但对非连续生产的小企业，由于每次生产需培养新的菌种， 成本会增高，另外，多余的菌需灭菌后再向环境排放，否则，会对环境造成细菌 性二次污染。 1 2 8 光催化法 它是近年来迅速发展起来的新方法，特别是在利用半导体作催化剂处理水中 有机污染物方面已有许多报道。以半导体氧化物( z n o t i 0 2 ) 为催化剂，利用太阳 光对电镀含铬废水加以处理，经9 0 r a i n 太阳光照( 11 8 2 5 w m 2 ) ，可使六价铬被还 原成三价铬，再以氢氧化铬形式除去，去除率达9 9 以上 2 8 , 2 9 1 。 1 3 普通铁碳内电解法国内外研究现状 铁碳内电解法是基于电化学氧化还原反应的原理，通过铁屑对絮体的电附 集、混凝、吸附、过滤等综合作用来处理废水的良好工艺，又称微电解法、铁炭 法，铁屑过滤法、零价铁法等等 3 0 l 。自2 0 世纪6 0 年代就有人开始研究它，但还 很肤浅，7 0 年代初被苏联的科学工作者把它应用于印染废水的治理中。由于该法 的许多独特优点，故从诞生开始，就在美国，前苏联、日本等国引起了广泛的重 视，已有很多专利，并取得了很多实用性的成果。我国从2 0 世纪8 0 年代开始对 这一领域的研究，特别是近几年来发展较快，在印染、石化、制药等化工废水的 治理中已有较多研究报道，有的已投入实际运行【3 1 】。随着电化学理论研究的深入， 1 0 扬州大学硕士学位论文 证实不少有机化合物的氧化还原、加成、分解反应都可以在电极上进行，使内电 解技术又进一步被应用于有机废水，它可以提高废水的可生化性，为难生化性废 水的处理创造了有利的条件。 h e f ac h e n g 等人【3 2 】将铁碳内电解法应用于杀虫剂生产废水处理中，当铁、粒 状活性炭与废水体积比为3 ：2 ：4 9 0 时，气水比为2 ：4 9 0 ，反应时间为1 3 2 小时，c o d 去除率可达6 0 5 ，并认为使用铸铁屑与粒状活性炭组成的内电解体系对杀虫剂 废水进行预处理不仅费用低廉而且出水水质稳定。r a i n i n gl i u 等人【3 3 】研究了零价 铁活性炭一超声波、零价铁活性炭处理含氮染料a c i do r a n g e7 ( a 0 7 ) 的规律，当 超声波单独处理a 0 7 时，效果很差，当超声波与f e o g a c 共同作用的时候，大大 提高了a 0 7 的去除率，当超声波f e o g a c 体系体积比为1 ：1 ，p h = 4 时对a 0 7 的 去除效果最好，a 0 7 的去除规律符合准一级动力学模型。超声波可以在反应过程 中清除表面沉积的中间产物并且能够延长g a c 的使用寿命，从而加强了内电解 作用。鲍立新等人 3 4 l 采用铁屑内电解法对处理安普霉素生产废水，在铁碳体积比 为1 ：1 ，h r t 为1 h 和不调节进水p h 的条件下，对c o d 和安普霉素的去除率均 可达5 0 以上，对n h 3 - n 的去除率可达7 0 以上。废水的可生化性得到了较大提 高，b c 值从处理前的o 2 6 提高到了处理后的0 4 5 ，为安普霉素的后续生化处理 奠定了基础。潘洁等人【3 5 】研究了铁屑在微波辐照条件下，当其用量为3 0 e m 3 时， 对5 0 m l 、5 0 m g l 的亚甲基蓝溶液用6 0 0 w 微波功率辐照l m i n ，其脱色率达9 9 左右，并且可重复使用8 次，脱色处理效率高。这是因为在微波辐照下铁屑表面 有打火放电现象并产生高热，使得铁屑表面遍及蜂窝状凹孔，比表面积增大，因 而内电解效率提高。周旋等人【3 6 】用铁碳内电解法预处理酵母工业废水，在f e c 质量比为2 ：1 ，p h 为4 左右，停留时间为9 0 m i n 时对c o d 、色度、t p 、n h 3 - n 的去除率分别为2 1 、3 5 、8 5 、5 7 ，出水b c 明显提高，由原来的o 2 8 提高到o 4 0 ，表明内电解法可有效地改善酵母废水的生化性，对后续的生化处理 是有利的。酵母废水经内电解预处理后，与未预处理废水相比，其厌氧处理效率 有所提高。林衍等人【3 7 】采用铁碳内电解u a s b s b r 膜工艺对某香精生产公司废 水进行了实验室试验研究和工程实践，此法不仅对香精废水c o d 有一定的去除 林业星曝气铁碳内电解一改性茶渣处理电镀废水 1 1 效果，还改善了废水的可生化性，使得s b r 出水的c o d 和s s 的浓度有很大程 度的降低。 但普通铁碳内电解法有以下的缺点： 1 ) 通常是在酸性条件进行的，这也造成溶出的铁量大，加碱中和时产生沉淀 物多，增加了脱水工段的负担，而废渣的最终归属也成问题； 2 ) 随p h 值的升高，电子受体减少，会导致处理效果下降( 3 s j ； 3 ) 装置经一段时间的运行后，易结块，会出现沟流等现象，大大降低处理效 果。且反应床高时，由于底部的铁屑压实作用过大，易结块，使铁产生钝化，降 低处理效果，因而需定期反冲洗【3 9 ，4 0 】； 4 ) 铁屑表面出现惰性层而阻止内电解反应的进一步进行。 1 4 改性茶渣处理废水国内外研究现状 茶叶在我国有着悠久的历史，我国古代医学家和现代科技工作者都认为茶叶 具有保健强身作用。而这种神奇功能，除其本身含有营养保健成分外，与其能捕 集水溶液中有害的金属离子和毒物是分不开的。 茶叶捕集水溶液中金属离子的定量研究，始于1 9 8 6 年日本学者木村等人一i 】： 我国学者从1 9 8 8 年开始对这方面的研究。 最近，台湾义守大学翁志煌发现，茶叶渣除了除臭、当肥料，经过改性后还 可以用来处理废水。茶叶渣可有效吸附污水中的六价铬等重金属，是既廉价又有 效的生物质吸附剂。翁志煌研究发现，红茶叶粉的最大吸附量高达1 1 7 m g g ，比 传统的化学处理剂更有效，甚至比一般商用活性炭及纳米吸附材质还好。茶叶渣 是本土性材料，很容易取得，且较活性炭容易加工，具有多项优势，是未来废水 处理的“明星材料”。 1 2扬州大学硕士学位论文 1 5 参考文献 【1 李然，李嘉，赵文谦水环境中重金属污染研究概述们四川环境1 9 9 7 ，1 6 ( 1 ) ：1 8 2 2 【2 】姜辉，叶庆春部分金属污染物质对人体的危害【j 】齐鲁医学杂志，2 0 0 3 ，1 2 ( 4 ) ：4 9 7 - 4 9 8 【3 刘景尧厂矿有害物质分析【m 】北京：劳动人事出版社，1 9 8 5 ：7 1 7 3 【4 朱一民，沈岩柏，魏德洲海藻酸钠吸附铜离子的研究 j 1 东北大学学报( 自然科学版) 2 0 0 3 ，2 4 ( 6 ) ：5 8 9 - 5 9 2 【5 】廖亮，孙彦富，吴一飞，等循环化学漂洗法处理电镀废水工艺研究叨环境技术， 1 9 9 9 ( 1 ) ：3 5 - 3 9 【6 6 余晓皎，姚秉华，周孝德乳化液膜法处理含c r ( m ) 废水叨化工学报，2 0 0 4 ( 1 0 ) ：1 7 3 6 1 7 3 9 【7 】李晓红，刘作华，杜军，等疏水性p t f e 微孔膜处理含c r ( 1 1 1 ) 稀溶液的实验研究明 水处理技术，2 0 0 4 ( 1 0 ) ：1 2 1 4 【8 】b r o o mg p , e t t h et r e a t m e n to fh e a v ym e t a le f f l u e n t sb yc r o s sf l o wm i c r o f i l t r a t i o n j j o u r n a l o fm e m b r a n es c i e n c e ，19 9 4 ，8 7 ：219 - 2 3 0 【9 】9 e n o c hg d ，e t r e m o v a lo fh e a v ym e t a l sa n ds u s p e n d e ds o l i d sf r o mw a s t e w a t e rf r o mw e t l i n e ( s t o n e ) 一g y p s u mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o np l a n t sb ym e a n so fh y d r o p h o b i ca n dh y d r o p h i l i c c r o s sf l o wm i c r o f i i t r a t i o nm e m b r a n e s j j o u r n a lo f m e m b r a n es c i e n c e ，1 9 9 4 ，8 7 ：1 9 1 - 1 9 8 【1 0 】钟长庚，柏军稻草黄原酸酯法处理含铬废水 j 】化工环保，1 9 9 8 ，1 8 ( 5 ) ：2 8 1 2 8 4 【1 1 】钟长庚，唐东涌不溶性甘蔗渣黄原酸酯( r e x ) 脱除水中的铬 j 】环境化学，1 9 9 2 ， 11 ( 5 ) ：7 4 - 7 6 【1 2 】孟祥和，胡国飞重金属废水处理【m 】北京：化学工业出版社，2 0 0 0 ：5 9 6 2 【1 3 陈芳艳，唐玉斌，茅新华活性炭纤维对水中重金属离子的吸附研究 j 】辽宁城乡环境 技术2 0 0 2 ，2 2 ( 2 ) ：2 2 - 2 9 【1 4 】王萍，李国昌凹凸棒石黏土吸附脱色性能对比实验研究叨非金属矿，2 0 0 5 ，3 ( 2 8 ) ：5 4 5 6 【15 c a d e n z af ，r i t z v i l l e 心p e t e r sr w f e a s i b i l i t ys t u d i e sf o rt h er e m o v a lo fh e a v ym e t a l sf r o m s o l u t i o nu s i n gt a i l o r e db e n t o n i t e a d r e x e lu n i v e r s i t y p r o c e e d i n g so ft h et w e n t y s e c o n dm i d a t l a n t i cw a s t ec o n f e r e n c e c p h i l a d e l p h i a ：h a z a r d o u sa n di n d u s l r i a lw a s t e s 19 9 0 ，7 7 9 4 【1 6 邵红，王冬梅，梁彦秋等铁硅交联膨润土对c 一的吸附研究 j 】沈阳化工学院学 报2 0 0 4 ，1 8 ( 2 ) ：1 0 0 1 0 3 【1 7 程永华，闫永胜，王智博，等壳聚糖高效吸附处理含铬废水的研究明华中科技大学学报( 城 市科学版) ，2 0 0 5 ( 4 ) ：51 5 3 【1 8 柴立元，唐宁，闵小波，等硫酸盐还原菌包埋固定化技术处理含铬废水 j 】中南大学学报( 自 然科学版) ，2 0 0 5 ( 6 ) ：9 6 5 - 9 7 0 【1 9 李福德，李昕，吴乾箐，等微生物法处理电镀废水新技术 j 】给水排水，1 9 9 7 ，2 3 ( 6 ) ：2 5 2 9 林业星曝气铁碳内电解一改性茶渣处理电镀废水 l3 【2 0 张建民，宗刚，朱宝瑜，等生物处理电镀含铬废水的研究叨工业水处理，1 9 9 9 ，1 9 ( 5 ) ，2 1 2 2 【2 l 】尹华，卢显妍，彭辉，等复合诱变原生质体选育重金属去除菌【j 环境科学2 0 0 5 ( 4 ) ：1 4 7 - 1 5 1 【2 2 】汪频，李福德，李大江硫酸盐还原菌还原c ，的研究【j 环境科学，1 9 9 3 ，1 4 ( 6 ) ：1 - 4 【2 3 柴立元，刘恢，闵小波改性活性污泥处理含铬废水【j 】中国有色金属学报，2 0 0 5 ( 9 ) ：1 4 5 8 1 4 6 4 【2 4 叶锦韶，尹华高效生物吸附剂处理含铬废水【j 】中国环境科学，2 0 0 5 ，2 5 ( 2 ) ：2 4 5 - 2 4 8 【2 5 】胡自伟，潘志彦，王泉源同定化生物技术在废水处理中的应用研究进展【j 】环境污染治理 技术与设备，2 0 0 2 ，3 ( 9 ) ：1 9 - 2 3 【2 6 】徐杰明，张平，李文远固定化细胞技术在重金属废水处理中的应用研究进展叨环境科 学与管理，2 0 0 5 ( 1 2 ) ：8 2 8 5 【2 7 】俞勇梅，周渝生，夏曙演，等生物法治理宝钢2 0 3 0 m m 冷轧混合含铬废水的条件选择宝钢 技术 f l ，2 0 0 5 ，3 ：51 - 5 3 【2 8 】周晓谦，卢素芝纳米二氧化钛处理含铬废水的研究 j 】辽宁化工，2 0 0 4 ( 10 ) ：6 12 - 6 14 2 9 】周晓谦，卢素芝纳米二氧化钛复合催化剂处理含铬废水【j 河北化工，2 0 0 5 ( 2 ) ：5 7 6 0 3 0 】肖继先，堪鼎言铁屑内电解法处理铝板涂层含铬废水【j 】四川有色金属，1 9 9 5 ，1 ：4 9 - 5 1 【3 l 】王有乐，张庆芳内电解法处理工业废水的研究进展 j 】甘肃工业大学学 报，2 0 0 3 ，2 9 ( 1 ) ：6 7 - 6 9 3 2 h e f ac h e n g , w e i p ux u , j u n l i a n gl i u , e t c p r e t r e a t m e n t o fw a s t e w a t e rf r o mt r i a z i n e m a n u f a c t u r i n gb yc o a g u l a t i o n ，e l e c t r o l y s i s ，a n d i n t e r n a lm i c r oe l e c t r o l y s i s j j o u r n a lo f h a z a r d o u sm a t e r i a l s ，2 0 0 7 ：3 4 - 3 9 3 3 r a i n i n gl 缸g u o f i n gl i ，j i u h u iq u a , e t c d e g r a d m i o no fa z od y ea c i do r a n g e7i nw a t e rb y f e g r a n u l a ra c t i v a