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改性活性污泥处理含铬废水的研究

刘恢  
【摘要】:含铬废水来源广泛、毒性大,严重危害了自然环境和人类健康。目前,处理含铬废水主要是物理化学法,例如吸附法,离子交换法,化学沉淀法,但这些方法存在二次污染严重,成本高等不足。近年来,人们开始研究采用新方法来处理含铬废水,利用硫酸盐还原菌(SRB)处理含铬废水即是当前研究的热点之一。目前SRB处理含铬废水的工艺研究仅限于纯种微生物法,尽管这种方法在实验室和中试取得了良好的效果,但纯种法存在着操作条件苛刻,菌种流失大等问题,亟待改进。 活性污泥作为一种良好的载体,能为微生物提供一个相对稳定的环境,有利于减少微生物的流失及抵抗外界水质的变化。传统上认为SRB是种严格的厌氧细菌,只能采用来源极为有限的厌氧污泥作为接种污泥,并很少见于含铬废水的处理。针对这些问题,本文对好氧活性污泥进行厌氧改性培养,考察了改性活性污泥中SRB的生长数量与硫酸根去除率之间的关系以及SRB的最佳培养条件,研究了改性厌氧污泥处理含铬废水的工艺过程及动力学,分析了厌氧污泥中铬的存在形态和分布状况,并讨论了改性污泥体系去除铬的有关机制。 通过好氧活性污泥的厌氧改性培养,成功获得了富含SRB的改性活性污泥。研究了硫酸根去除率与SRB生长之间的关系,结果表明体系中硫酸根去除率能有效地反映出SRB的生长情况,可以利用硫酸根去除率作为污泥活性的判断标准。由间歇试验获得了厌氧污泥体系中SRB培养的最佳条件:乳酸钠为碳源,pH为7,3g/LSO_4~(2-),COD/硫酸根比为1.45,通入N_2。并在此条件下,进行了半连续试验。反应器中厌氧污泥培养5天后,即可以在8h内使3 g/LSO_4~(2-)的去除率达到90%以上,从而达到了在低COD/硫酸根比的条件下,快速起动反应器和处理高浓度硫酸根废水的目的。 在连续进料的方式下,考察了不同铬(Ⅵ)浓度、硫酸根浓度、COD浓度、水力滞留时间和多种重金属共存对污泥体系处理含铬废水的影响。结果表明,当硫酸根浓度Ig/L,COD浓度为2g/L,水力滞留时间为16h,体系能有效处理200mg/L铬(Ⅵ)的废水达标,同时出水中硫酸根浓度也能达标。在Fe,Cu,Zn,Ni四种重金属离子浓度小于20mg/L时,对体系处理含铬废水影响不大,且这些重金属也同时可以去除。通过分析可知,体系对铬(Ⅵ)的处理过程是多种细菌共同作用的结果,其中SRB的还原作用占主导地位。针对厌氧污泥体系处理含铬废水的 硕士学位论文 摘要 过程,建立了基质降解与硫酸根还原之间的动力学方程,其式如下: m二里上玉些里丝兰型圣燮 2 Se 本研究选用逐级提取法对处理含铬废水的污泥进行研究,考察了硫酸根浓 度,Cr(Vl)浓度以及多种重金属共存时对铬迁移的影响。结果表明,硫酸根浓度, Cr(Vl)浓度能影响体系的铬还原率,从而进一步影响到铬在污泥中的化学形态和 分布。铬(VD的分布受条件影响比较大,没有明显的规律。铬(III)主要以残渣态 存在,占总量的99%以上,这表明污泥中铬(1II)相当稳定,不易迁移。当浓度低 于smg/l时,Fe、Cu、Ni、 Zn对铬的处理和迁移没有明显影响。铬(VI)的还原既 可以发生在细胞外也可以发生在细胞内。体系中铬(Vl)主要是被HZS还原成铬 (lII)。通过对污泥XRD的分析,可以初步推断铬在水体中发生了如下反应: 35’一+CrlO子一+14H‘。ZCr’‘+35+7厅20 Cr’‘+HZO分Cr(OH)。+3H‘ 改性污泥对铬(VD的吸附作用相对较小。铬(111)可向细胞内迁移,同时细胞分泌 出的胞外聚合物也可吸附部分铬(III),但这两种作用都相对较弱。体系中pH范 围为7一8,此时绝大部分铬(lII)以沉淀的形式从水中去除。


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