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本文旨在对吸附重金属离子的活性污泥进行驯化研究,以提高活性污泥对重金属废水处理的效率,使废水达标排放,并且减轻企业废水处理费用,减少对环境的影响。
首先,通过对广州市四大污水厂的活性污泥处理重金属废水的效果进行比较,从中筛选出综合活性较好的沥窖污水处理厂活性污泥用于进一步的驯化。第一阶段驯化,采用四种不同的培养基分别对活性污泥进行驯化,以污泥生物指标及对重金属废水的处理效率作为标准,得到驯化效果最优的培养基。实验结果表明,采用由半胱氨酸和葡萄糖共同作为碳源配成的人工废水驯化效果最好,驯化后CODcr处理能达到95%以上,对50mg/L Cu2+的处理效率稳定在85%以上。
在第一阶段驯化的基础上进行第二阶段驯化,即在第一阶段驯化中筛选出最优的培养基基础上添加重金属离子,进行诱导驯化,并研究出驯化的影响因素和最佳条件。结果显示,用Cu2+诱导驯化活性污泥的最佳条件为pH=6~7,曝气量5L/h,Cu2+驯化浓度为15mg/L;用Pb2+诱导驯化活性污泥的最佳条件为pH=6~7,曝气量5L/h,Pb2+驯化浓度为30mg/L;用Cd2+诱导驯化活性污泥的最佳条件为pH=6~7,曝气量5L/h,Cd2+驯化浓度为20mg/L;在最佳条件诱导驯化下的活性污泥处理不同浓度的重金属废水,均比驯化前性能有所提高。
从前二个阶段诱导驯化后的污泥中筛选出一种具有抗重金属性质的菌株,被鉴定为粘膜玫瑰单胞菌(Roseomonas mucosa)。研究得出菌株对不同重金属的最大耐受浓度为Cu2+40mg/L、Pb2+100mg/L、Cd2+40mg/L,当超过最大耐受浓度时,生物量受到严重抑制。菌株对Cu2+最大吸附量达到35.49mg/L,Pb2+最大吸附量达到68,71mg/L,Cd2+最大吸附量达到37.93mg/L。
诱导驯化后活性污泥处理重金属废水的吸附反应过程均符合准二级反应方程。吸附过程降解动力学方程得出,即使驯化后重金属离子仍对活性污泥有一定的毒性,为工程设计作为参考。
诱导驯化后活性污泥处理重金属废水的吸附反应过程基本符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,其中活性污泥对Cu和Cd的吸附更符合Langmuir等温吸附方程,而对Pb的吸附更符合Freundlich等温吸附方程,综合来说金属离子的吸附等温线是非线性的,这些结果和国内外一些学者的研究结果比较吻合。