重金属对固定化微生物处理电镀废水有机物能力的影响

    摘要：针对电镀工业废水中常见的Cr⁶⁺和 Zn²⁺重金属污染，开展了重金属浓度对固定化微生物GW对废水有机物去除的影响及其耐受性研究。结果表明ρ(Cr⁶⁺) > 1 mg/L对COD去除产生明显的破坏作用，ρ( Cr⁶⁺) > 10 mg/L对NH₃-N的去除影响较大，对硝化过程产生抑制作用。ρ( Zn^{2 +})>20 mg / L时对COD、NH₃-N的去除均产生明显的影响。通过逐渐提高 Cr⁶⁺、Zn^{2 +}浓度进行驯化，可显著提高微生物对重金属的适应性和耐受性。

    近年来,国内外对电镀废水处理方法研究甚多,工艺各异,主要有化学法、电解法、离子交换法、电渗析法、生物法^[1]等。与传统方法相比，生物法处理电镀废水不同程度的存在投资小、运行费用低、无二次污染等优点，得到较快的发展和广泛的应用。微生物固定化技术可以大大提高微生物对有毒物质的承受能力，可用于高浓度污染物废水的生化处理^[2,3]。聚氨酯泡沫体由于具有较好的亲水性、孔结构、微生物亲和性以及耐生物降解性而被广泛作为固定化微生物载体（填料）用于废水的生物处理^[4]。电镀废水成分复杂，其主要污染物是铬、镍、锌等重金属离子、氰化物和 COD^[5]。微量重金属是微生物生命活动所需营养物质^［6］，但微生物对各种微量重金属的需要量*少，过量反而会引起毒作用，容易造成出水水质的波动^[7]。2008 年国家环保部颁布了《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008），其中对新建电镀企业排放的 COD作出了严格规定，目前，针对电镀废水重金属的处理及回收国内外已有大量研究，但对其有机污染物和氨氮的去除研究较少，尤其是废水重金属浓度对微生物处理电镀废水有机物的影响鲜有报道。本研究在电镀废水污泥中分离筛选的复合功能菌群GW，

    对金属耐受性强的特点。通过与改性聚氨酯泡沫体固定化后，研究了重金属Cr⁶⁺，Zn^{2 +}浓度对其处理电镀废水有机物的影响，并通过逐步提高废水金属浓度，探讨固定化微生物处理电镀废水对重金属的耐受性，为提高废水生物处理系统运行的稳定性提供理论基础。

 1 试验材料与方法

1. 1 试验材料

1.1.1 GW高效复合菌剂。从富含重金属的污泥及废水中分离的高效菌种8株，含多种酶制剂，微生物含量约1.0×10⁹ CFU/g,由广州发酵工程技术研究中心生产提供。

1.1.2 聚氨酯泡沫体。市购聚氨酯泡沫体，干态密度为30kg/m³，通过重铬酸钾及双氧水浸泡改性，提高固定化微生物负载量。

1.1.3 试验废水。取自广州某电镀企业水解反应池出水，加入少量葡萄糖、尿素、蛋白胨、硫酸亚铁、磷酸二氢钾、硫酸铜等作为微生物生长基质，作为人工废水用于菌种的固定及驯化。水质指标如表1示。

表1 电镀废水水质指标

1.2 试验方法

1.2.1微生物的固定化和驯化

在总体积为10L反应器中,加入约30%反应器体积的改性聚氨酯载体、一定量的交联剂和高效微生物菌群GW，通入30%反应器体积的人工废水和70%体积的自来水,在曝气条件下进行固定化反应。每天更换10%~15%反应器中的人工废水，并补加适量高效微生物菌群及少量无机盐类。同时,每7天测定微生物负载量。当微生物负载量达到35 mg/g干态载体，固定化驯化阶段结束。

1.2.2 重金属浓度对COD及氨氮去除的影响

重金属盐溶液的配制:分别以重铬酸钾、硫酸锌配制含一定体积质量的Cr⁶⁺，Zn^{2 +}溶液。反应器内设有曝气头，均布于生化池底部，用AR-6500型充氧泵(低流量)曝气，改性聚氨酯填料的载体比例为30%，气水体积比控制在（6～15）：1 ，测定其进、出水COD、NH₃-N浓度，试验重复3次，以平均去除率反应处理效果。

1.2.3 重金属耐受性试验

采用循序渐增的方式逐渐提高原水中Cr⁶⁺，Zn^{2 +} 金属离子浓度，分别在第 1，7，14，20，29，42 天开始将原水中 Cu^{2 +}浓度提升至 0. 5，1，2，5，10，15 mg / L，研究固定化微生物重金属耐受性对废水有机物处理效果的影响。

关键词: 电镀废水; 固定化微生物; 重金属; 有机物去除; 耐受性