微生物吸附法去除电镀废水中镉的研究

微生物吸附法去除电镀废水中镉的研究

【摘要】重金属污染是危害最大的环境污染问题之一。镉是一种毒性很大的重金属，被环境保护法列为一级污染物。电镀是当今世界三大污染行业之一，一般电镀厂含镉废水处理前镉浓度远高于国家排放标准，因此电镀废水中镉的去除尤为重要。利用微生物吸附镉等重金属离子具有吸附速率快；在低浓度下能选择性去除金属；处理效率高；pH值和温度条件范围广；投资少，运行费用低；能有效回收一些贵重金属等优点。近年来，国内外专家学者对利用生物吸附法去除废水中重金属离子进行了广泛的研究。 本研究以废啤酒酵母、大头沟菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌为吸附剂，以电镀厂含镉电镀废水为处理对象，采用沉降或浮选的方法实现固液分离，达到去除镉的目的。本文研究了微生物的形态与性质，观察了废啤酒酵母、大头沟菌、芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的染色特征和扫描电镜形态及透射电镜结构，测试了它们的电荷特征、细胞壁组成和特征功能团。研究发现它们各自的表面化学性质对其吸附过程有不同的影响。本文研究了电镀废水的相关理化性质及主要成分的存在状态；研究了废水pH值、吸附剂投加量、吸附时间、吸附温度、搅拌速度对电镀废水中镉吸附的影响；研究了洗涤前后不同沉降时间对废啤酒酵母的沉淀效果； 研究了以大头菌、芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌为吸附剂时，不同pH值和捕收剂用量对微生物吸附-浮选去除镉的影响。

通过电动势、微生物表面电荷状态、红外光谱、扫描电镜、光电子能谱等测试结果，探究微生物吸附剂的作用机理。结果表明，4种吸附剂对电镀废水中的镉均具有良好的吸附效果，经过简单水洗后，常温下啤酒废酵母对电镀废水中镉的吸附率为96.18%，其余3种吸附剂对电镀废水中镉的吸附率均在92%以上。研究中使用的啤酒废酵母具有良好的沉淀性能，采用吸附-沉淀法去除电镀废水中的镉，可得到良好的吸附和固液分离指标。 在电镀废水中镉浓度约26 mg/L的条件下，水洗废啤酒酵母投加量为11.4 g/L，pH=7，室温（约18 ℃），生物吸附时间30 min，自然沉淀3.5 h后镉去除率达96%以上。以大沟菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌为吸附剂，采用浮选法进行固液分离。在电镀废水中镉浓度约26 mg/L的条件下，枯草芽孢杆菌投加量为10 g/L（湿重），pH=7，室温（约25 ℃），生物吸附时间10 min，以二正丁胺为捕收剂，投加量为4×10-4 mol/L时镉去除率可达76%。 以水洗废啤酒酵母为吸附剂,吸附沉淀法去除电镀废水中镉的效果明显优于以大头菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌为吸附剂的吸附-气浮法。

另外啤酒废酵母来源广泛、价格低廉，比其他3种生物吸附剂具有更大的优势。利用自制装置，以水洗啤酒废酵母为吸附剂，采用吸附-沉淀法进行扩大试验研究。在电镀废水中镉浓度约26 mg/L、水洗啤酒废酵母40 g/L（湿重）、pH值为7、室温（约25℃）、生物吸附时间30 min的条件下，自然沉淀4 h，镉的去除率达94%以上；小规模连续试验结果表明，当废水进料速率为10.8 mL/min、40 mL/min、167 mL/min时，水洗啤酒废酵母对电镀废水中镉的吸附率分别为98.43%、96.46%、86.86%。