微生物法處理含鉻廢水的機(jī)理在于,微生物之間存在互生、共生的關(guān)系,有化學(xué)、物理和遺傳等三個(gè)層次的相互協(xié)作機(jī)制。在微生物的生長(zhǎng)、繁殖過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生一定量的代謝產(chǎn)物。這類生化物質(zhì)能使廢水中的重金屬離子改變價(jià)態(tài),使Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ),同時(shí)微生物菌群本身還有較強(qiáng)的生物絮凝、靜電吸附作用,吸附Cr(Ⅲ)等離子,使其經(jīng)固液分離后進(jìn)入菌泥餅,廢水達(dá)標(biāo)排放或回用。微生物在一定條件下靠養(yǎng)分不斷繁殖生長(zhǎng),從而長(zhǎng)期產(chǎn)生廢水處理所需的菌源,具有良好的連續(xù)性。
微生物法處理主要是對(duì)微生物的馴化和工藝條件的優(yōu)化研究(SMBBR工藝處理生活污水脫氮效能及其微生物多樣性)。如K.Tarangini等研究報(bào)導(dǎo)了以混合培養(yǎng)假單胞菌和枯草桿菌處理含Cr(Ⅵ)廢水,并用響應(yīng)面分析優(yōu)化了操作條件。結(jié)果表明對(duì)最大的Cr(Ⅵ)濃度(1.44mg/g),優(yōu)化的最佳條件為:固定吸附劑量0.5g/L,pH值2,32℃水溶液接觸吸附23min。
印度的北方邦區(qū)域KanpurUnnao以制革業(yè)聞名,同時(shí)也是產(chǎn)生含鉻廢水較嚴(yán)重的地區(qū)。JatinSrivastava等研究微生物的降解作用對(duì)含鉻廢水的處理,在瓊脂板上占優(yōu)勢(shì)的細(xì)菌(主要是假單胞菌屬),對(duì)Cr(Ⅵ)濃度為1.0~4.0mg/L的廢水進(jìn)行處理。72h的生物吸附研究表明,極大地減少了廢水中的重金屬含量,特別是在高濃度時(shí)效果明顯(濃度開(kāi)始為1.0,2.0,3.0,4.0mg/L,72h之后降低為0.873,1.840,2.780,3.502mg/L)。研究表明,微生物的自然生物吸附作用,有足夠的能力解決廢水中重金屬污染。
R.Say[33]等對(duì)Penicilliumpurpurogenum菌種研究,顯示其有能力吸附含有大量Cr(Ⅵ)的廢水,Cr(Ⅵ)的吸附量在開(kāi)始的4h隨時(shí)間增加而增加,生物吸附在4h到達(dá)吸附平衡,之后吸附就趨于平穩(wěn)。Penicilliumpurpurogenum菌種的吸附量隨pH值的增加而增加,當(dāng)pH值為6.0時(shí)達(dá)到吸附平衡,當(dāng)細(xì)菌量為36.5mg/g時(shí)吸附能力最大。對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir方程,最大吸附量為40mg/g,Langmuir常數(shù)為3.9×10-3mg/L,采用0.5mol/LHCl對(duì)Cr(Ⅵ)進(jìn)行洗脫,可以對(duì)Penicilliumpurpurogenum菌種進(jìn)行六次循環(huán)利用。
從目前已有的報(bào)導(dǎo)來(lái)看,微生物處理含鉻廢水具有成本低、效益高、不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。隨著基因工程、分子生物學(xué)等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,具有高效、耐毒性的菌種不斷培育成功,也為生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了有利條件;另一方面,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(xué)方法,尋找凈化皮革廢水的有效途徑。但微生物法也存在著一定的問(wèn)題,如菌廢比較大,則處理實(shí)際廢水時(shí)需要較大體積的培菌池;另外,微生物的繁殖速度也有待提高,處理后水中殘留微生物的去除也較難。今后這一課題的研究將向處理機(jī)理以及利用基因工程技術(shù)制造高效除鉻工程菌等方向發(fā)展。