有色金屬工業在采礦、選礦和冶煉過程中產生廢水。根據其來源，可分為采礦廢水、選礦廢水、冶煉廢水和加工廢水。有色金屬廢水成分復雜，往往含有多種重金屬如CuCrbPzn、CdAs，具有水質水量波動大的特點。含重金屬廢水毒性大。如果不進行有效處理，其進入環境會危害人體健康，污染土壤，具有一定的環境風險，其特點是污染范圍廣，危害程度大。

　　傳統的重金屬廢水處理技術包括

　　利用細菌和真菌的生化代謝，可以從水中分離出重金屬元素或降低其毒性，從而達到廢水處理的目的。特別適用于重金屬含量低、有機物含量高的污水處理。

　　(a)吸附法

　　富含細菌細胞壁的多糖和糖蛋白具有羥基、巰基、羧基、氨基等官能團，使其具有良好的金屬離子吸附性能。因此，用細菌細胞作為吸附劑效果可以獲得理想的處理效果。Puranik等人通過真菌對Pb2和Zn2的吸附試驗，得出了離子當量置換的實驗結果，指出離子交換是微生物吸附重金屬的主要機制。

　　微生物吸附根據細胞活性可分為活細胞吸附和死細胞吸附，活細胞吸附過程包括胞外吸附和胞內轉移;死細胞的吸附過程只是胞外吸附，這里的吸附方法主要是指死細胞的胞外吸附。死細胞吸附法的優點是不受離子濃度、營養成分等生長條件的限制，不需要處理代謝產物。發酵工業產生的藻類、海藻和微生物殘渣是具有廣闊應用前景的生物吸附劑。死亡細胞的吸附可分為真菌吸附、藻類吸附、細菌吸附、植物共生細菌吸附等。Ozdemir等人從活性污泥中提取Oobactrumanthropi的死細胞，并用于處理含鉻(VI)、鎘(II)和銅(II)的廢水，取得了較好的處理效果效果。從廢水中回收貴金屬時，傳統吸附法中使用的微生物難以與水分離，成為其應用的瓶頸。趨磁細菌(MTB)細胞含有鏈狀鐵磁粒子(即磁小體)，使細胞具有久磁偶極矩和磁取向。在外磁場的作用下，MTB可以定向運動，易于通過磁選機與溶液分離。因此，甲基叔丁基醚作為吸附載體的研究逐漸成為熱點問題。宋慧平等人研究了甲基叔丁基醚在單元體系和三元體系中對Au3、Cu2和Ni2的吸附特性。結果表明，在三元體系中，甲基叔丁基醚對Au3有很高的吸附選擇性，吸附率很高，在短時間內被完全吸附。MTB對Au3的吸附選擇性及其自身的趨磁特性為從含金廢液中回收金提供了一種新的有效途徑方法。

　　(2)代謝法

　　微生物可以沉淀重金屬離子或通過還原反應降低其毒性。對于SO4 ~ (2-)含量較高的重金屬廢水，常采用厭氧微生物，主要是硫酸鹽還原菌(SRB)，在厭氧條件下還原高價重金屬離子，然后與硫酸鹽還原菌產生的S2-結合形成金屬硫化物沉淀，從而達到分離重金屬離子的目的。

　　隨著研究的深入，越來越多的菌株可以被發現用于重金屬處理。比如硅酸鹽細菌可以明顯的處理COD和BOD以及銅和鉻效果。對硅酸鹽細菌處理重金屬廢水的機理進行了研究，并對其機理提出了三點設想：(1)微生物細胞表面的生物吸附;胞外聚合物的絮凝;絡合的有機酸和氨基酸重金屬離子降低了它們的毒性。

　　Sadettin等人研究了麗珠藻的生物累積效應。合成活性染料和Cr6。結果表明，在pH 8.5、溫度45條件下，該菌株對Cr6的初始耐受濃度為5.8 ~ 19.9毫克/升，當染料濃度為12.5毫克/升時，Cr6的生物累積量高.Cr6的去除過程可分為三個階段：價鍵結合到微生物細胞表面，轉移到細胞內部，細胞內Cr6還原為Cr3，從而降低毒性。細胞內還原是毒性降低機制的主要過程。利用該菌可同時去除抗傳統生物處理的重金屬離子和活性染料方法，且效果效果顯著，在印染等化工廢水處理中具有良好的應用前景。

　　(3)絮凝法

　　生物絮凝是一種去污方法，利用微生物或微生物產生的具有絮凝能力的代謝產物進行絮凝沉淀。生物絮凝劑又稱第三代絮凝劑，是帶電的生物大分子，主要包括蛋白質、粘多糖、纖維素和核糖。

　　目前普遍接受的絮凝機理是離子鍵和氫鍵理論。

　　期刊文獻的分類查詢可以在期刊庫中找到。硅酸鹽細菌處理重金屬廢水的可能機理之一是生物絮凝。目前，硅酸鹽細菌絮凝的應用研究已有很多[10-11]，有些取得了顯著的成果。利用基因工程技術，分離細菌中表達的金屬結合蛋白，并將其固定在一些惰性載體表面，可以獲得高富集能力的絮凝劑。Masaaki Terashima等人利用轉基因技術使大腸桿菌表達麥芽糖結合蛋白(pmal)和人金屬硫蛋白(MT)的融合蛋白，并將純化的pmal-MT固定在殼聚糖樹脂上，研究其對Ca2和Ga2的吸附特性。用融合蛋白固定的樹脂穩定性強，其吸附容量比純樹脂高十倍以上。

　　二、基因工程技術在重金屬廢水微生物處理中的應用

　　利用基因工程技術構建高降解能力的菌株是目前的研究熱點。國內外學者做了大量的研究，主要集中在應用基因工程技術在微生物表面表達特定的金屬結合蛋白或金屬結合肽以提高富集能力，或者在細胞中表達金屬結合蛋白或金屬結合肽的同時在微生物的細胞膜上表達特定的金屬轉運系統，從而獲得高富集能力和高選擇性的高效菌株。構建的菌株處理能力顯著提高，高選擇性重組菌的構建使廢水中重金屬的回收成為可能。

　　由于人們對大腸桿菌的認識比較深，且其具有致病性弱、對生長環境要求低、易于檢驗培養等優點，因此適用于污水處理菌。目前以大腸桿菌為受體菌，通過基因重組技術構建了許多高效菌株。鄧等人構建的重組菌株JM10在含鎳廢水的處理實驗中，對Ni2的富集能力是原始菌株的6倍以上。根據趙等人的研究，基因工程菌株大腸桿菌JM109比宿主菌株具有更強的耐受性和更高的Hg2富集率，去除率達到96%以上。

　　Sousa 等構建了表達酵母金屬硫蛋白(CUP1)、哺乳動物金屬硫蛋白(HMT21A)和外膜蛋LamB 的融合蛋白的基因工程菌E.coli，該菌種的Cd2+富集能力比原始宿主菌提高15 倍~20 倍。鄧旭等研究了轉MT-like 基因衣藻對不同重金屬離子的抗性和對Cd2+的富集行為，結果表明，轉基因衣藻對Pb2+、Zn2+和Cd2+三種重金屬離子的抗性得到明顯增強，其中以對Zn2+的抗性增強顯著。轉基因藻對Cd2+的富集能力經MT-like 蛋白表達后較野生藻細胞有較大增加，達到144.48μmol/g，為野生藻的8.3 倍。

　　曾文爐等以轉mMT-Ⅰ聚球藻7002 為對象，研究了其在含Cd2+、Pb2+和Hg2+的培養基中的生長特性及其對重金屬的凈化性能，結果表明，無論從生長速率還是對重金屬的耐受特性來看，轉mMT-Ⅰ聚球藻7002 均明顯優于野生藻。

　　三、工藝流程的改造

　　為了便于管理和減少改建的投資，鉛冶煉廠對原有的污酸和酸性污水處理工藝進行了技術改造，污酸和酸性污水分類收集儲存后進行化學中和處理系統、電絮凝處理系統(電化學反應器)、化學沉淀微濾系統(高效氣浮池、碳濾池和錳砂濾池)、深度處理系統(膜處理系統包括納濾系統、反滲透系統、高壓反滲透系統)集中處理，中和系統產生的廢渣集中存放在綜合渣庫(鈣渣危廢處置庫)。

　　工藝當中采用的電化學處理技術能較好的實現廢水的凈化以及重金屬的回收，采用催化復合碳板和鐵板作為極板。當含重金屬廢水流經電化學反應區時，在外加電流作用下，重金屬在陽極和陰極分別發生氧化、還原反應，將自由態或是結合態的重金屬在陰極析出，回收重金屬元素。

　　膜處理技術是一種新型分離技術。深度處理系統部分的工藝為納濾+ 反滲透，目的是進一步去除重金屬和分離出溶解固體鹽的有效方法。納濾膜應用于本項目處理含低濃度重金屬廢水具有操作壓力低、水通量大等優勢，不僅可以使90% 以上的廢水純化，而且可同時使重金屬離子含量濃縮10倍，濃縮后的重金屬具有回收利用價值。反滲透膜可確保廢水中的鹽度被去除，處理后的水質優良，能確保完全達到地表水Ⅲ類標準，使出水能完全循環再利用。針對本工程中的各個膜處理部分分別設置了清洗系統，以保持系統的正常運行。

　　總結

　　有色金屬工業含重金屬廢水的深化處理是“ 十二五” 節能減排的要求，也是未來重金屬廢水處理的發展趨勢。采用合適的深度處理工藝對含重金屬廢水的處理，能夠在回收重金屬、削減重金屬排放量，減少新鮮用水量上取得較好的環境效益。有色金屬工業含重金屬廢水的深化處理仍存在造價較為高昂，管理技術要求高等瓶頸，未來的研究應開發較為成熟低廉的深化處理工藝，同時滿足經濟和環保的需求，以便進一步推廣。