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重金属废水的微生物处理

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一、微生物法治理电镀废水技术

  1.主要技术内容

   1)基本原理 用从电镀污泥中获得的 SR系列复合功能菌,高效还原六价铬为三价铬,三价铬、锌、铜、镍和镉等二价金属离子被菌体富集,再经固液分离,废水被净化,污泥中金属再用微生物或化学法回收,固液分离的上清液可以回用。

   2)技术关键 本技术的关键是菌体的培养和“菌废比”的合理调控,这是保证处理水质达到排放标准或回用的重要条件。一般采用厌氧技术培养菌体,培养液可以是生活污水,粪便,高浓度有机废水,也可以人工配制。采用中温发酵技术。根据废水中的金属离子的浓度和培养的菌体的浓度决定“菌废比”,具体情况具体决定。

   3)工艺流程 微生物治理电镀废水工艺流程见图 9-24

  2.主要技术指标

   1)净化能力 本技术对废水成分变化的适应性强,各金属离子浓度的范围为:铬 1mg L 1000mg L,锌 1mg L 1000mg L,铜 1mg L 1000mg L,镍 1mg L 500mg L,镉 1mg L 500mg L。本技术不仅能处理单一的金属废水,也可处理混合的金属废水。废水的 pH值可在 4 8范围内变化。每天处理废水量可达 1m3 1000m3 以上。

   2)特点 利用微生物高效快速还原六价铬,无二次污染,能回收菌泥中的金属,因此,使用周期长,管理方便。如果能利用生活污水、食品加工废水等培养微生物,可以实现以废治废。

   3)出水水质 处理后排放水中六价铬、总铬、锌、铜、镍、镉等金属低于国家 GB8978-1996污水综合排放标准,见表 9-15

  3.投资分析 对于日处理 100t废水的规模而言, 1992年价格为总投资 30万元,其中土建 15万元,设备 10万元,其他 5万元。

  本技术主要设备使用期可达 40年,运行费用约为每吨废水 0.20元。

  4.主要设备 微生物法治理电镀废水技术的主要设备有培菌池,生物反应器,调节池,泵房,沉淀池,消毒池,主控室,化验室等。

  二、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。

  1.废水处理工艺流程见图 9-25

  2.工艺说明 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、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。

  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。

  3.工艺参数对处理效果的影响 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 9-16

  从表 9-16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 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,结果如表 9-17

  由表 9-17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逐渐增加到 600mg L,结果见表 9-18。从表 9-18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 9-19。由表 9-19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, 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。

  4.供设计参考的工艺参数 硫酸盐还原菌处理含锌废水的污泥床工艺可在进水 COD和锌浓度分别为 320mg L 100mg L时有效运行,有机物和锌离子的去除率分别达到 73.8%和 99.63%。在水力滞留时间降至 6h时,锌离子的去除率仍可达 94.5%。进水锌离子浓度低于 500mg L时装置可以稳定运行,而当浓度达到 600mg L时,硫酸盐还原菌受到锌离子的明显毒害。当进水 COD1500mg L,锌离子 500mg L,水力滞留时间为 9h时,装置的锌离子容积去除率可达 1329mg L· d

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