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活性污泥法處理含砷廢水

2013-12-05 15:15  來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)  【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  國(guó)內(nèi)外諸多研究表明,活性污泥ECP(胞外多聚物)能大量吸附溶液中的金屬離子,尤其是重金屬離子,他們與ECP的絡(luò)合更為穩(wěn)定。關(guān)于吸附機(jī)制,在ECP的復(fù)雜成分中吸附重金屬離子的似乎是糖類(lèi)。Brown和Lester(1979)指出ECP中的中性糖和陰離子多糖有著吸附不同金屬離子的結(jié)合點(diǎn)位,不同價(jià)態(tài)或不同電荷的金屬離子可以在不同的點(diǎn)位與ECP結(jié)合,如中性糖的羥基、陰離子多聚物的羥基都可能是金屬的結(jié)合位。表面吸附是指活性污泥微生物的胞外多聚物(甲殼素、殼聚糖等)含有配位基團(tuán)—OH,—COOH,—NH2,PO43-和—HS等,他們與金屬離子進(jìn)行沉淀、絡(luò)合、離子交換和吸附,其特點(diǎn)是快速、可逆和不需要外加能量,與代謝無(wú)關(guān);胞外吸收通過(guò)金屬離子和胞內(nèi)的透膜酶、水解酶相結(jié)合而實(shí)現(xiàn),速度較慢需要能量,而且與代謝有關(guān)。

  此外,Ralinske指出:好氧生物能大量富集各種重金屬離子,這些離子積累于細(xì)胞外多聚物中,并在厭氧條件下釋放回液相中。這就有利于我們?cè)诙脸刂蟹蛛x和沉降重金屬離子。

  在活性污泥法處理含砷廢水的實(shí)驗(yàn)中,存在許多影響因素,主要影響因素如下:

 。1)不同價(jià)態(tài)的砷對(duì)活性污泥的毒性不同

  實(shí)驗(yàn)表明,As(III)對(duì)脫氫酶的毒性比As(V)平均大53倍。As(III)對(duì)蛋白酶活性的毒性約為As(V)的75倍。還有,As(III)對(duì)活性污泥脲酶活性的毒害作用是As(V)的35倍。所以處理含砷廢水時(shí)有必要將As(III)氧化成As(V)。實(shí)驗(yàn)還表明,活性污泥對(duì)低濃度砷的去除率高于對(duì)高濃度砷的去除率,這是由于污泥的吸附能力有限所造成的。此外,重金屬離子濃度小于5mg?L-1時(shí),活性污泥法對(duì)污水中有機(jī)物的處理效果不受重金屬影響,當(dāng)重金屬離子濃度大于30mg?L-1時(shí),活性污泥法污水中有機(jī)物的處理效果則大大受到影響。

 。2)有機(jī)負(fù)荷

  有機(jī)負(fù)荷對(duì)活性污泥去除五價(jià)砷也有較大的影響,有機(jī)負(fù)荷高,去除率也高。主要有兩方面的原因:一是污水中的有機(jī)物本身可和五價(jià)砷相結(jié)合,降低了污水中砷的濃度;二是有機(jī)物濃度高有利微生物生長(zhǎng)繁殖,這進(jìn)一步提高活性污泥對(duì)五價(jià)砷的去除率。此外,有機(jī)負(fù)荷高還可以防止污泥膨脹。因?yàn)樵诟哂袡C(jī)負(fù)荷環(huán)境中絮狀菌比大多數(shù)絲狀菌有更強(qiáng)的吸附和存貯營(yíng)養(yǎng)物能力,能夠充分利用高濃度的底物迅速增殖,具有較高的比生長(zhǎng)速率,抑制了絲狀菌的生長(zhǎng)。在低負(fù)荷下混合液中底物濃度長(zhǎng)時(shí)間都低,由于缺少足夠的營(yíng)養(yǎng)底物,絮狀菌的生長(zhǎng)受到抑制,而絲狀菌具有較大的比表面積,當(dāng)環(huán)境不利于微生物的生長(zhǎng)時(shí),絲狀菌會(huì)從菌膠團(tuán)中伸展出來(lái)以增加其攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的表面積。一方面,伸出絮體之外的絲狀菌更易吸收底物和營(yíng)養(yǎng),其生長(zhǎng)速率高于絮狀菌,從而成為活性污泥中的優(yōu)勢(shì)菌種;另一方面,絲狀菌越多,其菌絲越長(zhǎng),活性污泥越不易沉降,SVI越高,導(dǎo)致了污泥膨脹。

 。3)pH

  pH對(duì)金屬去除影響很大,因?yàn)閜H不僅影響金屬的沉降狀態(tài),而且影響吸附點(diǎn)的電荷。一般pH升高有利于污泥對(duì)陽(yáng)離子金屬的吸附。直至產(chǎn)生氫氧化物沉淀,反之則有利于對(duì)呈負(fù)電荷狀態(tài)存在的金屬的吸附。但是,過(guò)高或過(guò)低的pH對(duì)微生物生長(zhǎng)繁殖不利,具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:①pH過(guò)低(pH=1.5),會(huì)引起微生物體表面由帶負(fù)電變?yōu)閹д,進(jìn)而影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的吸收。②過(guò)高或過(guò)低的PH還可影響培養(yǎng)基中有機(jī)化合物的離子化作用,從而間接影響微生物。③酶只有在最適宜的pH時(shí)才能發(fā)揮其最大活性,極端的pH使酶的活性降低,進(jìn)而影響微生物細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)過(guò)程,甚至直接破壞微生物細(xì)胞。④過(guò)高或過(guò)低的pH均降低微生物對(duì)高溫的抵抗能力。

 。4)生物固體停留時(shí)間(Qc)

  Qc對(duì)陽(yáng)離子金屬去除有較大影響,因?yàn)榛钚晕勰啾砻娉1浑y溶性或微溶性的多聚物所包圍(如多糖),這些多聚物表面的電荷可使金屬迅速地得以去除。已經(jīng)證實(shí),細(xì)菌多聚物產(chǎn)生和細(xì)菌生長(zhǎng)相有關(guān),穩(wěn)定相和內(nèi)源呼吸階段多聚物產(chǎn)量最大,而Qc增大,污泥中細(xì)菌處于穩(wěn)定相和內(nèi)源呼吸階段,有利于對(duì)金屬的去除。

 。5)污泥濃度

  污泥濃度高,吸附點(diǎn)也隨著增加,從而有利于金屬的去除。從去除金屬的角度出發(fā),高有機(jī)負(fù)荷,高污泥濃度的運(yùn)行方式最為理想。活性污泥法處理含砷廢水,不論在處理費(fèi)用,還是二次污染,或者工程化方面,都比傳統(tǒng)處理方法具有相當(dāng)突出的優(yōu)勢(shì)。雖然在理論研究方面還不是十分完善,但是在處理機(jī)制和影響因素方面都已達(dá)成一定的共識(shí)。如果在處理工藝上再進(jìn)行一定的改進(jìn),如往污泥中投加優(yōu)勢(shì)菌種,可以改善污水的處理效果;此外,還可以引進(jìn)生活污水進(jìn)行混合處理并進(jìn)行曝氣,這樣不僅降低了砷的濃度以及砷對(duì)污泥的毒害作用,同時(shí)還解決了活性污泥的營(yíng)養(yǎng)源問(wèn)題,為活性污泥法處理含砷廢水的工程化應(yīng)用開(kāi)辟了一片新天地。

責(zé)任編輯:跳跳豆
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