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活性污泥法处理含砷废水

2017-10-12 15:01:45来源:中国污水处理工程网浏览:评论:0
  国内外诸多研究表明,活性污泥ECP(胞外多聚物)能大量吸附溶液中的金属离子,尤其是重金属离子,他们与ECP的络合更为稳定。关于吸附机制,在ECP的复杂成分中吸附重金属离子的似乎是糖类。Brown和Lester(1979)指出ECP中的中性糖和阴离子多糖有着吸附不同金属离子的结合点位,不同价态或不同电荷的金属离子可以在不同的点位与 ECP结合,如中性糖的羟基、阴离子多聚物的羟基都可能是金属的结合位。表面吸附是指活性污泥微生物的胞外多聚物(甲壳素、壳聚糖等)含有配位基团—OH,—COOH,—NH2,PO43-和—HS等,他们与金属离子进行沉淀、络合、离子交换和吸附,其特点是快速、可逆和不需要外加能量,与代谢无关;胞外吸收通过金属离子和胞内的透膜酶、水解酶相结合而实现,速度较慢需要能量,而且与代谢有关。   此外,Ralinske指出:好氧生物能大量富集各种重金属离子,这些离子积累于细胞外多聚物中,并在厌氧条件下释放回液相中。这就有利于我们在二沉池中分离和沉降重金属离子。   在活性污泥法处理含砷废水的实验中,存在许多影响因素,主要影响因素如下:   (1)不同价态的砷对活性污泥的毒性不同。   实验表明,As(III)对脱氢酶的毒性比As(V)平均大53倍。As(III)对蛋白酶活性的毒性约为As(V)的75倍。还有,As(III)对活性污泥脲酶活性的毒害作用是As(V)的35倍。所以处理含砷废水时有必要将As(III)氧化成As(V)。实验还表明,活性污泥对低浓度砷的去除率高于对高浓度砷的去除率,这是由于污泥的吸附能力有限所造成的。此外,重金属离子浓度小于5mg?L-1时,活性污泥法对污水中有机物的处理效果不受重金属影响,当重金属离子浓度大于30mg?L-1时,活性污泥法污水中有机物的处理效果则大大受到影响。   (2)有机负荷   有机负荷对活性污泥去除五价砷也有较大的影响,有机负荷高,去除率也高。主要有两方面的原因:一是污水中的有机物本身可和五价砷相结合,降低了污水中砷的浓度;二是有机物浓度高有利微生物生长繁殖,这进一步提高活性污泥对五价砷的去除率。此外,有机负荷高还可以防止污泥膨胀。因为在高有机负荷环境中絮状菌比大多数丝状菌有更强的吸附和存贮营养物能力,能够充分利用高浓度的底物迅速增殖,具有较高的比生长速率,抑制了丝状菌的生长。在低负荷下混合液中底物浓度长时间都低,由于缺少足够的营养底物,絮状菌的生长受到抑制,而丝状菌具有较大的比表面积,当环境不利于微生物的生长时,丝状菌会从菌胶团中伸展出来以增加其摄取营养物质的表面积。一方面,伸出絮体之外的丝状菌更易吸收底物和营养,其生长速率高于絮状菌,从而成为活性污泥中的优势菌种;另一方面,丝状菌越多,其菌丝越长,活性污泥越不易沉降,SVI越高,导致了污泥膨胀。   (3)pH   pH 对金属去除影响很大,因为pH不仅影响金属的沉降状态,而且影响吸附点的电荷。一般pH 升高有利于污泥对阳离子金属的吸附。直至产生氢氧化物沉淀,反之则有利于对呈负电荷状态存在的金属的吸附。但是,过高或过低的pH对微生物生长繁殖不利,具体表现在以下几个方面:①pH过低(pH=1.5),会引起微生物体表面由带负电变为带正电,进而影响微生物对营养物的吸收。②过高或过低的 PH还可影响培养基中有机化合物的离子化作用,从而间接影响微生物。③酶只有在最适宜的pH时才能发挥其最大活性,极端的pH使酶的活性降低,进而影响微生物细胞内的生物化学过程,甚至直接破坏微生物细胞。④过高或过低的pH均降低微生物对高温的抵抗能力。   (4)生物固体停留时间(Qc)   Qc对阳离子金属去除有较大影响,因为活性污泥表面常被难溶性或微溶性的多聚物所包围(如多糖),这些多聚物表面的电荷可使金属迅速地得以去除。已经证实,细菌多聚物产生和细菌生长相有关,稳定相和内源呼吸阶段多聚物产量最大,而Qc增大,污泥中细菌处于稳定相和内源呼吸阶段,有利于对金属的去除。   (5)污泥浓度   污泥浓度高,吸附点也随着增加,从而有利于金属的去除。从去除金属的角度出发,高有机负荷,高污泥浓度的运行方式最为理想。活性污泥法处理含砷废水,不论在处理费用,还是二次污染,或者工程化方面,都比传统处理方法具有相当突出的优势。虽然在理论研究方面还不是十分完善,但是在处理机制和影响因素方面都已达成一定的共识。如果在处理工艺上再进行一定的改进,如往污泥中投加优势菌种,可以改善污水的处理效果;此外,还可以引进生活污水进行混合处理并进行曝气,这样不仅降低了砷的浓度以及砷对污泥的毒害作用,同时还解决了活性污泥的营养源问题,为活性污泥法处理含砷废水的工程化应用开辟了一片新天地。
 

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