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重金属对生物脱氮除磷系统中微生物的毒性影响

李健中  
【摘要】: 在采用活性污泥生物法处理城市污水的过程中,微量重金属是微生物生长所需的营养物质,是微生物机体及其各种酶的组成部分。但重金属浓度过高反而会引起毒害作用,使微生物中毒甚至死亡,最终影响污水处理效果。重金属对微生物的影响途径主要有抑制微生物的呼吸作用、与酶的活性或非活性中心结合而失活。本课题根据微生物酶系统及呼吸速率受重金属抑制的机理,采用活性污泥微生物电子传递体系(ETS,Electron Transport System)活性(脱氢酶活性)、比氧摄取速率(SOUR,Specific Oxygen Uptake Rate)以及氨摄取速率(AUR)做为主要检测手段;从理论和应用两方面探讨了铜、镉、汞、锌四种不同重金属对脱氮除磷系统及其各种微生物活性的影响;并对脱氮除磷系统进行了铜锌离子驯化培养;结果表明: (1)与好氧异养菌相比,硝化细菌对各种重金属毒性更为敏感。4种重金属离子对硝化细菌的毒性大小顺序为:Hg2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+。 (2)提高污泥浓度可明显促进微生物脱氢酶活性、SOUR和AUR;有利于微生物抵抗重金属离子毒性。重金属毒性与COD负荷、pH及DO有明显相关性。DO的升高与重金属毒性一般起协同效应。 (3)四种重金属对生物除磷系统的毒性大小顺序为Cu2+>Hg2+>Zn2+>Cd2+。重金属离子抑制下,INT-ETS活性适合于表征重金属离子对厌氧微生物的毒性,而TTC-ETS活性则适合于表征重金属离子对好氧微生物的毒性。 (4)铜锌离子对聚磷菌的毒性都具有滞后性,且对总磷去除率的影响与微生物体内铜锌的积累量有关。驯化污泥抵抗铜锌离子毒性能力大大提高。 (5)铜离子对驯化污泥TTC-ETS活性的抑制作用较INT明显,驯化微生物ETS活性并没有得到稳定性的提高。锌离子对驯化污泥TTC-ETS活性的抑制作用较INT明显;驯化微生物的INT-ETS活性有显著性提高。 (6)微生物对环境中铜离子的吸附能力与微生物体内积累量的关系较大。在外界重金属离子浓度很低的情况下,微生物体内积累的铜不易重新释放至水中,而锌则相反。


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