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《哈尔滨工业大学》 2006年
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活性污泥胞外聚合物吸附重金属效能与机制研究

郑蕾  
【摘要】: 胞外聚合物(extracelluar polymeric substances, EPS)是活性污泥的第三大组份,对重金属有良好的富集作用,由于其重要特性和位置而成为研究热点。目前关于EPS的组成、性质、提取方法、对多种重金属的富集作用等方面研究均取得了一定进展,但关于其吸附重金属的效能和机制研究较少,针对重金属污染严重的现状和现存技术成本高等局限性,本文考察了剩余污泥胞外聚合物对水中和土壤中典型污染重金属(Cd~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+))的吸附效能,并对其机制作了研究,最终在剩余污泥减容减量的同时用于重金属污染的控制,达到以废治污的目的。 本文首先以三种广泛存在的活性污泥(市政污水污泥、饮料废水好氧污泥、饮料废水厌氧污泥)为研究对象,考察了提取方法对污泥胞外聚合物组分性质的影响规律,并分析了EPS对活性污泥脱水性能影响和影响机制,确定以蒸汽提取法为最佳提取方法,-20℃为EPS最佳储存温度, EPS的提取有助于污泥的减容减量。 根据以上研究,模拟市政污水和饮料废水培养污水污泥提取EPS,以其为吸附剂考察pH值、EPS投加量、吸附时间对水中Cd~(2+)、Zn~(2+)吸附效能的影响规律、热力学吸附特征及共存离子对胞外聚合物吸附Cd~(2+)、Zn~(2+)的影响,结果表明,胞外聚合物对Cd~(2+)和Zn~(2+)吸附较好,在初始投加浓度为20mg/L条件下,最佳pH值均为6,EPS最佳投加量分别为375mg/L和250mg/L,此时,EPSⅠ吸附率约为27mg/g和47.5mg/g,EPSⅡ对Cd~(2+)和Zn~(2+)吸附率分别约为19.5mg/g和40.5mg/g,EPSⅢ吸附率约为17mg/g和37mg/g。三种EPS对Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附过程均可分为快速吸附~慢速吸附~吸附平衡三个阶段, Langmuir方程可描述三种EPS在常温下对Zn~(2+)和Cd~(2+)的热力学过程,EPS对Zn~(2+)的吸附能力大于Cd~(2+)。 本文考察了EPS对两种不同性质土壤中Cd~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)的吸附效能,分析了pH值、EPS浓度、吸附时间对吸附效能的影响规律,并考察了EPS处理前后土壤性质的变化,和EPS从土壤中提取重金属的动力学,最后通过分析土壤中金属形态解释了EPS去除土壤中重金属的机制。结果表明,EPS浓度、pH、吸附时间均对EPS去除土壤中Pb~(2+),Cd~(2+)和Zn~(2+)影响较大,EPSⅠ效果最好,土壤A ,Pb,Cd和Zn分别在pH3~6.5,4.5~6.0和3.0时取得最大去除率,分别约为50%、60%和70%;土壤B,Pb、Cd和
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