王磊峰，王倩倩，魏麗瓊，楊敦培

（陜西理工學(xué)院化工學(xué)院，陜西 漢中 723001）

隨著我國現(xiàn)代化的建設(shè)，工業(yè)生產(chǎn)也迅速發(fā)展，與此同時(shí)帶來的各種環(huán)境污染事件早已屢見不鮮，其中影響最廣泛的就屬水污染了。特大重金屬污染事件已經(jīng)嚴(yán)重影響了群眾健康。重金屬廢水是一種有毒、難降解的工業(yè)廢水，其毒性大小因廢水中金屬離子的濃度、形態(tài)、種類而不同，主要來源于電鍍、采礦、冶煉和石油化工等行業(yè)。

重金屬廢水的處理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法，以下只對(duì)生物法處理重金屬進(jìn)行研究和探討；其中生物法又可分為生物吸附法、生物絮凝法、植物修復(fù)法。

1 生物吸附法

該方法是利用生物體本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來吸附溶解于水中的金屬離子，再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子。自然界中存在一些特殊的細(xì)菌對(duì)不同的金屬離子有不同程度的富集和吸附，通過馴化培養(yǎng)和基因工程可以獲得高效的優(yōu)勢(shì)菌種，從而應(yīng)用于重金屬廢水的處理。

劉恒等[1]采用北京啤酒廠的啤酒酵母自制生物吸附劑吸附Pb2+，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)溶液中初始Pb2+的質(zhì)量濃度為500mg·L-1、pH值為6時(shí)，就達(dá)到了實(shí)驗(yàn)條件下的最大吸附量即每g酵母吸附Pb2+為107mg。張慧等[2]從電鍍廢水中分離出1株具有還原作用的菌株(Aspergillus sp.)，并研究了對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附特性，結(jié)果表明在pH=2，Cr6+的起始濃度為20mg·L-1時(shí)，吸附率高達(dá)97.9%，還發(fā)現(xiàn)經(jīng)稀HCl浸泡過的菌體可提高吸附率。

Fenga和Aldrichb[3]利用海藻Ecklonia maxima吸附廢水中的Cu2+、Pb2+和Cd2+，吸附量分別為85～94mg·g-1、227～243mg·g-1和 83.15 mg·g-1干重海藻，并做了活海藻與干海藻及樹脂與干海藻的吸附對(duì)比實(shí)驗(yàn)，指出活海藻的吸附速度比干海藻快，但吸附量比干海藻小，且再生后吸附量也比干海藻少得多；干海藻可作為廢水中重金屬的離子吸附劑。

生物吸附法是一項(xiàng)處理重金屬離子廢水污染的新技術(shù)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，無二次污染；（2）處理效率高，且在低濃度下，金屬可以被選擇性地去除；（3）pH 值和溫度條件范圍寬(40～90℃)；（4）可有效回收一些重金屬。目前， 對(duì)生物吸附劑的研究主要集中在菌體和藻類，它們都具有巨大的表面積，因此吸附容量很大[4]。

2 生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法[5]。微生物絮凝劑是由微生物自身構(gòu)成的，具有高效絮凝作用的天然高分子化合物。目前開發(fā)出具有絮凝作用的微生物有細(xì)菌、霉菌、放線菌、酵母菌和藻類等共17種，其中對(duì)重金屬有絮凝作用的有12種[6]。

陳天等[7]利用殼聚糖為絮凝劑回收模擬工業(yè)廢水中Pb2+、Cr3+和Cu2+，在離子濃度為100mg·L-1的200mL廢水中加入10mg殼聚糖，處理后溶液中Cr3+、Cu2+濃度都小于 0.1mg·L-1，Pb2+濃度小于 1 mg·L-1，得到令人滿意的結(jié)果。張娜等[8]以天然高分子殼聚糖復(fù)配而成新型高效復(fù)合絮凝劑，在不同的工業(yè)污水處理中的應(yīng)用表明，該絮凝劑對(duì)重金屬離子的去除率可提高10%～20%，且成本也大幅度下降。生物絮凝劑處理廢水有它獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，如安全無毒，絮凝效率高，絮凝物易于分離，而且沒有二次污染，從而最終可以實(shí)現(xiàn)無污染排放。另外，還可通過遺傳工程、馴化等生物技術(shù)造出具有特殊功能的菌株，可見生物絮凝法有著廣闊的發(fā)展前景。

3 植物修復(fù)法

植物修復(fù)是指自然界中的一些綠色植物其根系對(duì)環(huán)境中的金屬離子吸收、沉淀、富集的過程，從而達(dá)到治理、修復(fù)受污染的土壤或地表水的效果。在實(shí)際應(yīng)用中主要通過濕地生態(tài)系統(tǒng)來處理廢水。

Yang等[9]構(gòu)建的濕地系統(tǒng)對(duì)Cd的去除率為94%，Pb為99.04%，Zn為97.3%，TSS達(dá)到98.95%，濕地系統(tǒng)出水口水質(zhì)指標(biāo)均保持穩(wěn)定。對(duì)韶關(guān)凡口鉛鋅礦廢水香蒲植物凈化塘系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)[10]，該廢水凈化系統(tǒng)對(duì)鉛、鋅、銅、鎘的去除率分別為93.98%、97.02%、96.87%和96.39%，凈化后的廢水重金屬含量達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

與其它方法相比，植物修復(fù)法具有實(shí)施簡(jiǎn)單、成本低、無二次污染且可以美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，另外在清除廢水中重金屬的同時(shí)，可以從富含金屬的植物殘?bào)w中回收貴重金屬，取得一定的經(jīng)濟(jì)效益；但是植物對(duì)重金屬離子的吸收還是有一定的限度，所以該方法不適合用于高濃度的重金屬廢水。

4 展望

綜上所述，生物法處理重金屬廢水總體上投資少，成本低，而且不會(huì)產(chǎn)生二次污染；極大符合了科學(xué)發(fā)展的要求，對(duì)于治理污廢水，修復(fù)生態(tài)環(huán)境有不可替代的作用。然而目前實(shí)際工作中生物法處理重金屬廢水并不是很廣泛，仍處于試驗(yàn)研究階段，原因是工業(yè)生產(chǎn)中的重金屬廢水水質(zhì)極其復(fù)雜，其中所含的重金屬離子種類、濃度、毒性各不相同，但生物法的顯著優(yōu)點(diǎn)使得生物法的研究和發(fā)展仍有十分誘人的廣闊前景，世界各國的科學(xué)家們也正試圖通過基因工程、分子生物學(xué)等技術(shù)改變生物的特性，提高生物的性能，使生物具有更強(qiáng)的吸附、絮凝、修復(fù)能力。與此同時(shí)我們也可以嘗試將物理或化學(xué)方法結(jié)合微生物與植物共同處理污水，尋找凈化重金屬廢水更有效、經(jīng)濟(jì)、便捷的方法。

[1] 劉恒，王建龍，文湘華.啤酒酵母吸附重金屬離子鉛的研究[J].環(huán)境科學(xué)研究，2002，15(2)：26-29.

[2] 張慧，戴友芝，劉劍，唐受印.曲霉體吸附劑對(duì)水中六價(jià)鉻研究[J].工業(yè)用水與廢水，2005，36(2)：37-39.

[3] Fenga D Aldrichb. Adsorpt ion of heavy metals by biomaterials derived from the marine alga ecklonia maxima[J] . Hydrometallurgy，2003，73(11)：1-10.

[4] 黃君濤，熊帆，謝偉立，等.吸附法處理重金屬廢水研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2006，32(2)：9-12.

[5] 程樹培，崔益斌，楊柳燕.高絮凝性微生物育種生物技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)進(jìn)展，1995，12(1)：65-69.

[6] 谷騰水網(wǎng)http://www.iwatertech.com/heavy-metal-sewage/16528.htm.

[7] 陳天，汪士新.利用殼聚糖為絮凝劑回收工業(yè)廢水中蛋白質(zhì)、染料以及重金屬離子[J].江蘇環(huán)境科學(xué)，1996(1)：45-46.

[8] 張娜，張?chǎng)?，殷?殼聚糖復(fù)合絮凝劑在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用研究[J].化工時(shí)刊，2006，20(11)：35-36.

[9] PrasadM. N. V., Freitas H. Removal of toxic metals from solution by leaf，stem and root phytomass of Quercus ilexL. ( holly oak) [J].Environmental Pollution，2000，110 (2) ：277-283.

[10] 陽承勝，藍(lán)崇鈺，束文圣.寬葉香蒲人工濕地對(duì)鉛口鋅礦廢水凈化效能的研究[J].深圳大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版)，2000，17(2-3)：51-57.