高效微生物在含铜废水生化处理中的应用

2019-01-03韩宗朔

中国金属通报 2019年11期

韩宗朔

（河海大学，江苏南京 210000）

在经济等方面不断发展的时代背景下，我国冶金等行业迎来了飞速发展时期，但是因为企业在生产过程中，会形成大量的铜粉洗涤废水等，虽然这种含铜废水具有一定的经济价值，但是却对人体以及环境等造成严重的危害。为了能够避免含铜废水给人体以及环境带来的威胁，在排放之前就必须进行有效的处理，进而充分发挥含铜废水的价值，促使企业整体经济效益不断提高。对此，文章针对高效微生物在含铜废水生化处理中的应用方面进行分析，具有重要的现实意义。

1 化学沉淀法

通过实际调查发现，当前在处理铜以及多数重金属过程中，化学沉淀法作为比较常用的方式，所谓的化学沉淀法，主要就是基于碱性环境下，促使废水产生不溶性的氢氧化物。利用化学沉淀法对废水进行处理，能够有效的调整其中的Ph值，经过沉淀之后的过滤操作，能够促使废水当中的含铜量不断减少。而在进行含铜电镀废水处理过程中，通过运用投入成本较少以及较强适应能力的化学处理形式，充分融合氢氧化钠，基于一定的范围内，便能促使废水当中的含铜量明显低于对人体以及环境的破坏标准。但是对于化学沉淀法而言，最大的问题就是在处理废水过程中，会有大量的重金属污泥形成，如果企业忽视了污泥处理工作，那么极有可能对环境造成严重的破坏。总之，为了能够在含铜废水处理过程中，充分发挥化学沉淀法的作用，首先，为了保证处理过后的铜含量明显降低，相关工作人员必须将其中存在的络合剂加以消除，促使废水当中的铜以离子的方式存在；其次，对于出水铜含量而言，一定程度上会受到固液分离效果的影响，那么在设备设计环节当中，工作人员就必须对力澄清池和砂滤环节形成高度重视，减少设备需要的用地面积；最后，为了有效控制出水铜的含量，工作人员就必须合理设计澄清池，将ph值控制在有效范围内，进而充分发挥沉淀方式的作用于价值。

2 电解法

在应用电解法进行含铜废水处理过程中，主要就是设备在通电之后，利用其中存在的阴阳极电化学反应，加以快速分解其中的有毒物质。该种形式的含铜废水处理技术，不仅操作方便，而且不需要占用较大的用地，最为关键的是还能够回收到较高纯度的金属。在应用过程中，可在阴极上回收铜，但要求废水中含量不小于2g/L～3g/L。对于电解法处理含铜废水方式而言，能够在有效回收金属铜的同时，加以对废水当中的铜离子实现去除，基于极距在28mm，电流密度在100A/m2～300A/m2时，能够去除废水当中99%以上的铜离子。但是，电解法在应用过程中需要耗费大量的电能，而且不能一次性对大量的废水进行处理。

3 吸附法

目前，在进行活性炭、矿物质以及粉煤灰等含铜废水处理过程中，最常见的就是吸附法处理技术。借助成本较低以及效果良好的吸附剂，能够有效处理废水当中的铜离子。但是因为生命期短以及再生困难的吸附剂，难以回收铜离子。随着科学技术的发展，人们研究出了生物吸附法。对于生物吸附技术而言，主要就是借助生物材料，对废水当中的重金属等物质加以吸附，这种废水处理技术不仅成本较低，而且可以选择的种类较多，能够在简单的操作过程当中，实现快速大量字符铜离子的目的。虽然生物吸附形式一经出现受到了相关行业人士的青睐，近年来我国加大了对生物吸附方式的研究，但是，相比较于其他技术来说，在工业行业领域内借助生物吸附法的研究还有待加强[1]。

4 离子交换法

在含铜废水处理过程中应用离子交换法，主要就是将其中的离子交换树脂充分融合其他材料，进而借助选择性交换方式，在有效阻隔废水阴阳离子的情况下，实现对废水的有效处理。为了能够有效清除金属离子，可以利用具有较强电解作用的磺酸型阳离子交换树脂，该种树脂材料对各种金属离子都有较强的交换性。具有-COOH活性基团的羧酸型树脂为弱酸性阳离子交换树脂，实际为弱电解质。涵盖羧基能和氢离子的共价键，针对不同性质的金属离子，在与羧酸基结合时所产生的共价键能力大小不同，在应用过程中，需要工作人员加以正确选择。在应用离子交换技术处理含铜废水过程中，特别是针对低浓度的废水，其处理效果最好。如果含铜废水当中含有络合铜物质，那么在采用此种处理技术时，可以对其中的Cu-EDTA和游离EDTA实现浓缩回收。通过行业人士的实验表明，为了能够充分吸附废水当中的铜离子，借助大孔强酸型离子交换树脂，不仅能够促使废水得以净化，而且还能够控制铜离子浓度在0.1µg/mL的范围内。但是，此种废水处理技术操作简单[2]，应用的设备也比较简便，但是因为其中利用的树脂交换容量有限，基于需要投入较高成本的情况下，企业在应用过程中还需要酌情考虑。

5 离子螯合法

随着时代的进步发展，当前在含铜废水处理过程中，离子螯合法有了较快的进展。之前人们都是在废水中之前加入重金属螯合剂，促使该种材料对金属离子进行抽离，最终产生螯合物。虽然螯合物有着较高的稳定性，ph值的变化情况也不会对螯合物造成破坏，但是和化学沉淀技术一样，离子螯合处理技术最终也会有大量的重金属污泥，在工作人员没有对金属污泥进行全面处理的情况下，就会导致环境受到再次的破坏。在此背景下，含氮型螯合树脂材料出现在人们的视线当中。含氮型螯合树脂材料能够很好的吸附重金属离子，不仅能够实现对环境的保护作用，而且还能够快速分离以及富集离子。特别是有着较多胺基结构的多胺型螯合树，在与重金属离子结合之后，能够形成螯合物，通过研究发现，这种螯合物有着较强的吸附能力。作为一种常见的水溶性聚胺，聚乙烯亚胺(PEI)的大分子链上，分布着较多的胺基N原子，基于胺基N原子作用下，能够促使PEI的受电子性能不断提高，加以吸附金属离子，借助强大的螯合作用之上，可以作为一种重金属离子捕集剂使用。在外国很多的研究中，都对PEI偶合接枝到硅胶表面制备的PEI/SiO2螯合树脂用于重金属离子的回收做出多次的报道。作为一种全新的螯合材料，螯合纤维也有着大量的离子螯合基团，能够实现对废水当中多种离子的吸附。对于螯合纤维而言，其优点主要包括以下几方面。第一，纤维材料具有较小的直径，与颗粒树脂外部表面积比较，其直径较大，在吸附过程中，其中速度明显高于粒状树脂，而且洗脱速度也较快。第二，因为螯合纤维有织物以及纱线等多种形式，在应用过程中，不仅能够实现自由的应用，而且还能够有效作用于各种形式的吸附过程当中。第三，因为具有较强稳定性的螯合纤维，不管市干燥环境还是湿润的环境下，都能够体现出较强的应用价值。相关学者将聚丙烯腈纤维水解，然后借助化学作用原理在纤维的表面，均匀的涂抹上聚乙烯亚胺，然后将其吸附在载体纤维表面，形成一种新式的螯合纤维。通过实践应用，该种材料也具有一定的稳定性能，不仅可以同时吸附大量的离子，而且吸附效果良好，在反复使用过程中，具有较强的安全性，对含铜废水处理有着较好的处理效果[3]。