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3 生物法

3.1 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，進行絮凝沉淀的一種除污方法^[6]。微生物絮凝劑是由微生物自身構(gòu)成的，具有絮凝作用的天然高分子物，它的主要成分是糖蛋白、粘多糖、纖維素和核酸等。由于多數(shù)微生物具有一定線性結(jié)構(gòu)，有的表面具有較高電荷或較強的親水性，能與顆粒通過各種作用相結(jié)合，起到很好的絮凝效果。目前開發(fā)出具有絮凝作用的微生物有細菌、霉菌、放線菌、酵母菌和藻類等共17種。其中對重金屬有絮凝作用的有12種。陳天等^[7]利用從多種微生物中提取的殼聚糖為絮凝劑回收模擬工業(yè)廢水中Pb²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺，在離子濃度是100mg/Ｌ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， Pb²⁺濃度小于1 mg/Ｌ，得到了令人滿意的結(jié)果。用微生物絮凝法處理廢水安全方便無毒、不產(chǎn)生二次污染、絮凝效果好，且微生物生長快、易于實現(xiàn)工業(yè)化等特點。此外，微生物可以通過遺傳工程、馴化或構(gòu)造出具有特殊功能的菌株。因此微生物絮凝法具有廣闊的發(fā)展前景。

3.2 生物吸附法

　　生物吸附是對于經(jīng)過一系列生物化學作用使重金屬離子被微生物細胞吸附的概括理解，這些作用包括絡(luò)合、鰲合、離子交換、吸附等。這些微生物從溶液中分離金屬離子的機理有胞外富集、沉淀；細胞表面吸附或絡(luò)合；胞內(nèi)富集。其中細胞表面吸附或絡(luò)合對死活微生物都存在，而胞內(nèi)和胞外的大量富集則往往要求微生物具有活性。許多研究表明活的微生物和死的微生物對重金屬離子都有較大的吸附能力，作為生物吸附劑的生物源能夠從低濃度的含重金屬離子的水溶液中吸附重金屬，且有實用價值的微生物容易獲得。例如：發(fā)酵過程中的酵母菌是生物吸附劑很好的生物源，大量來自海洋中的藻類也是便宜的生物源^[8、9]。趙玲等^[9]用海洋赤潮生物原甲藻（Prorocentrum micans）的活體和甲醛殺死的藻體對Cu²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Ag¹⁺、Cd²⁺的吸附能力進行研究，實驗證明，金屬離子混合液經(jīng)原甲藻吸附30min后，各離子的濃度顯著下降且達到平衡，原甲藻的活體和死體對這六種金屬離子具有相似的吸附能力。

　　利用載體通過物理或化學方法將微生物吸附劑經(jīng)預(yù)處理固定后，吸附劑吸附機械強度和化學穩(wěn)定性增強、使用周期延長、可以提高廢水處理的深度和效率、減少吸附—解吸循環(huán)中的損耗。近年來，國內(nèi)外很多學者開展了固定化細胞處理含重金屬有毒廢水的研究工作^[10、11]。生物吸附劑具有來源廣、價格低、吸附能力強、易于分離回收重金屬等特點，而且使用死的微生物作為生物源具有容易固定化，并可根據(jù)需要制成特殊的生物吸附劑并反復(fù)使用。因此，生物吸附法有很好的工業(yè)應(yīng)用前景?，F(xiàn)階段我國的污水處理廠大多數(shù)采用活性污泥處理法，因此可以考慮在需進行重金屬去除的地域，通過對活性污泥的馴化（在此過程中應(yīng)注意避免過量重金屬使活性污泥中毒），以及生物接種法接種相應(yīng)的菌種，達到對低濃度含重金屬污水的處理。

3.3 植物整治技術(shù)

　　植物對重金屬的吸收富集機理，主要為兩個方面：一是利用植物發(fā)達的根系對重金屬廢水的吸收過濾作用，達到對重金屬的富集和積累。二是利用微生物的活性原則和重金屬與微生物的親和作用，把重金屬轉(zhuǎn)化為較低毒性的產(chǎn)物。通過收獲或移去已積累和富集了重金屬的植物的枝條，降低土壤或水體中的重金屬濃度，達到治理污染、修復(fù)環(huán)境的目的。

　　在植物整治技術(shù)中能利用的植物很多，有藻類植物、草本植物、木本植物等等。其主要特點是對重金屬具有很強的耐毒性和積累能力，不同種類植物對不同重金屬具有不同的吸收富集能力，而且其耐毒性也各不相同。

　　浩云濤等^[12]分離篩選獲得了一株高重金屬抗性的橢圓小球藻（Chlorella ellipsoidea），并研究了不同濃度的重金屬銅、鋅、鎳、鎘對該藻生長的影響及其對重金屬離子的吸收富集作用。結(jié)果顯示，該藻對Zn²⁺和Cd²⁺具有很高的耐受性。對四種重金屬的耐受能力依次為鋅>鎘>鎳>銅。該藻對重金屬具有很好的去除效果，經(jīng)15μmol/L Cu²⁺、300μmol/L Zn²⁺、100μmol/L Ni²⁺、30μmol/L Cd²⁺濃度72ｈ處理，去除率分別達到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可見，此藻類可應(yīng)用于含重金屬廢水的處理。

　　對重金屬離子具有吸附作用的草本植物有鳳眼蓮（Eichhoria crassipes Somis）、香蒲（Typhao rientalis Presl）等^[13、14]。香蒲是上*和常用的一種治理污染的植物，它具有特殊的結(jié)構(gòu)與功能，如葉片成肉質(zhì)、柵欄組織發(fā)達等。香蒲植物長期生長在高濃度重金屬廢水中形成特殊結(jié)構(gòu)以抵抗惡劣環(huán)境并能自我調(diào)節(jié)某些生理活動，以適應(yīng)污染毒害^[15]。招文銳等^[16]研究了寬葉香蒲人工濕地系統(tǒng)處理廣東韶關(guān)凡口鉛鋅礦選礦廢水的穩(wěn)定性。歷時10年的監(jiān)測結(jié)果表明，該系統(tǒng)能有效地凈化鉛鋅礦廢水。未處理的廢水含有高濃度的有害金屬鉛、鋅、鎘經(jīng)人工濕地后，出水口水質(zhì)明顯改善，其中鉛、鋅、鎘的凈化率分別達到99.0%，97.%和94.9%。分析其pH和Pb、Zn、Cd、Hg、As質(zhì)量分數(shù)的年份和月份變化趨勢，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濕地處理的廢水出水水質(zhì)中的各指標的年份和月份變化幅度較小，且都在國家工業(yè)污水的排放標準之下，可見該濕地的污水凈化具有很高的穩(wěn)定性。

　　采用木本植物來處理污染水體，具有凈化效果好，處理量大，受氣候影響小，不易造成二次污染等優(yōu)點，越來越受到人們的重視。胡煥斌等^[17]試驗結(jié)果表明，蘆葦和池杉兩種植物對重金屬鉛和鎘都有較強富集能力，而木本植物池杉比草本植物蘆葦具有更好的凈化效果。周青等^[18]研究了5種常綠樹木對鎘污染脅迫的反應(yīng)，實驗結(jié)果表明，在高濃度鎘脅迫下，5種樹木葉片的葉綠素含量、細胞質(zhì)膜透性、過氧化氫酶活性及鎘富集量等生理生化特性均產(chǎn)生明顯變化，其中，黃楊、海桐,杉木抗鎘污染能力優(yōu)于香樟和冬青。以木本植物為主體的重金屬廢水處理技術(shù)，能切斷有毒有害物質(zhì)進入人體和家畜的食物鏈，避免了二次污染，可以定向栽培，在治污的同時，還可以美化環(huán)境，獲得一定的經(jīng)濟效益，是一種理想的環(huán)境修復(fù)方法。

4 重金屬廢水處理發(fā)展趨勢及展望

 一、生物法將成為主導(dǎo)方法 雖然化學法、物理化學法、生物法都可以治理和回收廢水中的重金屬，但由于生物法處理重金屬廢水成本低、效益高、易管理、無二次污染、有利于生態(tài)環(huán)境的改善。另外，通過基因工程、分子生物學等技術(shù)應(yīng)用，可使生物具有更強的吸附、絮凝、整治修復(fù)能力。因此生物法具有更加廣闊的發(fā)展前景。

二、幾種技術(shù)集成起來處理重金屬廢水 重金屬廢水是一種資源，許多重金屬都比較昂貴。如果將廢水中的重金屬作為一種資源來回收，不但解決了重金屬的污染，而且還具有一定的經(jīng)濟效益。電化學法就可以滿足這些要求處理重金屬廢水，但由于廢水中重金屬的濃度一般較低，用傳統(tǒng)的電化學法來處理，電流效率較低，電能消耗較高。因此，為滿足日益嚴格的環(huán)保要求，實現(xiàn)廢水回用和重金屬回收,可將幾種技術(shù)集成起來處理重金屬廢水，同時發(fā)揮各種技術(shù)的長處。Tung Chung-Ching等^[19] 集成采用膠束增強超濾法去除水溶液中的銅離子取得了顯著效果。張永鋒^[20]采用絡(luò)合-超濾-電解集成技術(shù)處理重金屬廢水，超濾的濃縮液可通過電解回收重金屬，從而實現(xiàn)廢水回用和重金屬回收的雙重目的，為重金屬廢水的*找到了新的出路。

　　我們應(yīng)該充分利用自然界中的微生物與植物的協(xié)同凈化作用，并輔之以物理或化學方法，尋找凈化重金屬的有效途徑。對重金屬的污染源頭進行嚴格的控制和監(jiān)督，利用物理和化學的辦法處理好源頭的含較高濃度的重金屬廢水，不讓高含量的重金屬廢水進入城市排水管網(wǎng)。這樣可以減少治理成本，又減輕了二級污水廠的處理難度，取得較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。在已建成的環(huán)境治理項目中，可以考慮進行對重金屬處理的改進和改造以達到對相應(yīng)重金屬的處理，而在有必要進行重金屬處理的未建成環(huán)境治理項目，應(yīng)該在立項時即考慮對重金屬的去除，以達到更好的治理污染，修復(fù)環(huán)境的目的。