生物吸附法处理重金属废水的研究进展

生物吸附法处理重金属废水的研究进展

徐玉洁

徐州市环境监测中心站江苏徐州221006

摘要：本文从生物吸附的机理及处理技术等方面对目前生物吸附法去除废水中重金属的研究进展进行了总结和概括，并指出生物吸附法处理重金属废水存在的问题以及发展方向，为国内生物吸附法处理重金属废水的普及推广奠定基础。

关键词：重金属废水；生物处理技术

ResearchProgressinTreatmentofHeavyMetal

WastewaterbyBiosorption

XUYu-jie

（XuzhouEnvironmentalTestingCenterStation，Xuzhou，221006，China）

Abstract：Inthispaper，theresearchprogressofbiologicaladsorptionmethodforremovingheavymetalsinwastewaterfromtheaspectsofbiosorptionmechanismandtreatmenttechnologyissummarizedandsummarized.Theproblemsanddevelopmentdirectionsofbiosorptionmethodfortreatingheavymetalwastewaterarepointedout.Thefoundationforthepopularizationofheavymetalwastewaterislaid.

Keyword：heavymetalwastewater；biologicaltreatmenttechnology

党的十九大以来，习近平总书记多次强调要深入实施水污染防治行动计划，还老百姓清水绿岸、鱼翔浅底的景象。而含重金属的废水因其隐蔽性、长期性和不可降解性的特点，成为水污染防治行动计划中较为难处理的一部分废水。其不仅破坏生态环境还给人类健康造成极大的危害。目前，重金属废水的常规处理方法存在二次污染、处理重金属离子单一、去除率低、运行费用昂贵等问题。因此，研究并推广高效环保型的重金属废水处理技术和工艺迫在眉睫。

1.生物吸附机理

生物吸附机理可分两个阶段，即表面吸附和主动吸附。表面吸附是指细胞外多聚物、细胞壁上的官能基团与金属离子结合，不依靠代谢的被动吸附，其吸附速率快，接触时间短，被吸附的金属离子与溶液中的金属离子很快达到平衡。主动吸附是一个主动的、与代谢有关的过程，指细胞表面吸附的金属离子与细胞表面的某些酶相结合后转移至细胞内，包括传输和积累[1]。主要涉及到离子交换机理、表面配合机理、氧化还原及无机微沉淀机理和酶促机理。

2．生物处理技术

处理重金属的废水常见的方法运行成本很高，处理程序较复杂，处理效率较低且单一，还有二次污染的风险等。而微生物吸附法处理重金属废水经过学者们多年的研究与试验，具有以下优点：处理效率高，不引起二次污染；原料来源丰富、价格低廉且运行成本低；可选择性地去除低浓度废水中某种重金属离子；pH值和温度范围宽；而且还具有分离回收重金属的经济价值。目前常见的生物处理技术包括：生物絮凝法、生物化学法和植物修复法。

生物絮凝法是目前微生物吸附法中常见的一种处理方法。其主要是借助微生物以及植物产生的代谢产物进行絮凝沉淀的除污方法。目前已经被认可的生物絮凝剂有复合型生物混凝剂、淀粉类、纤维素衍生物类、半乳甘露聚糖类以及微生物多糖类。生物絮凝法无毒、可有效避免二次污染，且其絮凝效果良好，这些优势是无机絮凝剂和合成有机絮凝法无法比拟的。但其也存在着不易保存、不易工业化、运行费用相对较高等问题，故造成目前大部分生物絮凝剂依然处于探索阶段[2]。

生物化学法是指通过微生物的氧化还原能力，改变重金属离子的价态，最终改变重金属离子的化学性质，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。最典型的就是硫酸盐生物还原法，其把硫酸盐还原成硫化氢，使重金属离子和硫化氢发生反应生成金属硫化物沉淀得以去除。袁建军等[3]构建的高选择型基因工程菌可有效增加含汞离子废水的处理效率，且该工程菌的pH范围比较广，可应用范围也比较广。但随着汞离子的富集，超过基因工程菌可吸附的临界值后，就会对汞离子的去除效率大打折扣。

植物修复法是指利用植物的根系及其上面的微生物对重金属离子进行吸收、沉淀和富集，从而达到降低废水中重金属离子含量的目的。该方法是将废水中的重金属离子吸附、富集并输送至植物的根部和枝条上，通过收割富集了重金属的植物或移除富集了重金属的植物根部及枝条，来达到去除废水中重金属离子浓度的目的。植物修复方法虽然有诸多优点且还能获得一定的环境效益和经济效益，但该法治理效率偏低，治理重金属废水的范围较窄，工业化应用程度不高，今后广泛应用于实际案例中的潜力尚需论证。

3结语

生物吸附法因其原料来源广泛、廉价，且能达到以废治废的效果，是一种经济可行的处理重金属废水的技术。然而，由于目前该技术尚具有挑战性，处理重金属废水的机理还不透彻，尚达不到产业化推广，故本文建议未来的研究的重点可关注在以下四个方面：①研究特异性微生物遗传多样性与重金属响应分子机制。②深层次研究吸附能力强且廉价的生物絮凝剂，并加强循环利用、资源回收的能力。③加强对高选择型基因工程菌的构建，并研究其工业化的可行性。④研发新的微生物吸附处理工艺流程和工艺设备，进一步提高该工艺的吸附效率，降低建设费用。

参考文献：

[1]AhluwaliaSS，GoyalD．Microbialandplantderivedbiomassforremovalofheavymetalsfromwastewater[J]．BioresoureeTechnology，2007，98：2243-2257．

[2]马前，张小龙．国内外重金属废水处理新技术的研究进展[J]．环境工程学报，2007，1（7）：10一13．

[3]袁建军，卢英华．高选择性重组基因工程菌治理含汞废水的研究[J]．泉州师范学院学报，2003，21（6）：71-75．