论文部分内容阅读
重金属属于环境中持久性污染物，毒性大，对环境及人类造成严重危害，已成为社会亟待解决的问题。重金属废水治理方法很多，但生物法是通过生物有机体或其代谢产物与金属离子之间的相互作用达到净化废水的目的，具有低成本、环境友好等优点，日趋成为世界各国研究的焦点。本研究主要是利用微生物代谢活动将废水中的重金属转化为水不溶物而去除，所使用的微生物主要以硫酸盐还原菌（SRB）为代表。“内聚营养源SRB污泥固定化技术”将SRB生长所需的有机营养源经固定化后，与SRB污泥共同包埋于同一颗粒小球内部，构造SRB污泥生长良好的内、外环境，既可以避免金属离子对SRB污泥的毒害，又可解决有机物污染的问题，同时更有利于SRB污泥对营养物质的利用，实现重金属废水低廉高效处理，达到废水排放要求。本研究通过选择硫酸盐还原菌（SRB）所需最适污泥，SRB污泥固定化技术最佳工艺参数确定为前提，以重金属离子(Cu2+、Zn2+、Cd2+)为主要研究对象，在动力学研究上得到初步探索，为SRB污泥固定化技术对重金属废水处理提供理论依据，具体内容包括：1．选择合适的活性污泥作为硫酸盐还原菌（SRB）污泥固定化技术的前提条件，考察了氧化沟污泥和剩余污泥驯化后SRB污泥固定化小球对其重金属离子的处理能力，得出在pH=6～7的范围内固定化小球重金属离子锌和镉去除率均达90％以上。但是剩余污泥驯化后的SRB污泥固定化小球的效果明显优于氧化沟污泥小球。2．选用聚乙烯醇为包埋剂，制备了内聚营养源SRB污泥固定化小球，逐步从小球的机械强度、传质性能、成球难易角度考察了添加CA、SiO2、CaCO3、PAC对小球性能参数的影响，进一步考察交联剂硼酸的pH及添加金属盐对交联过程的影响，对改善固定化SRB污泥生物物理化学性能进行了探索，从而确定最佳包埋条件：PVA浓度15％，包泥量为25％，颗粒粒径为3mm，交联时间为30h，通过添加0.15％海藻酸钠、2％SiO2、0.5％CaCO3，提高包埋小球的活性、强度及通透性。交联剂为饱和硼酸并添加2％的CaCl2，pH值为6-7。内聚源吸附剂选择粉末活性炭，浓度为3％。3．通过研究硫酸盐还原菌（SRB）污泥固定化小球还原硫酸盐过程硫酸盐浓度的变化规律，建立了反应动力学方程，确定了pH值和球液配比量对反应速率常数的影响，计算了相应的反应表观活化能。结果表明：SRB还原硫酸盐的反应为一级反应，反应动力学方程为：V=-dC/dt=0.085C。pH值为6～7时，SRB还原硫酸盐的反应速率常数相差不大，pH＜4和pH＞10时，反应速率常数逐渐减小。球液配比量减少，反应速率常数也随之减小，反应表观活化能增大。在实验条件下，SRB还原硫酸盐属化学控制。并由此确定了SRB污泥固定化小球还原硫酸盐的最佳工艺条件为温度35℃、pH值6-7、球液配比量1：10（g／mL）。4．以硫酸盐还原菌处理硫酸盐动力学为前提，SRB污泥固定化小球对重金属离子(Zn2+，Cd2+，Cu2+)的动力学研究表明：不同重金属离子(Zn2+，Cd2+，Cu2+)在温度35℃、pH6-7，球液配比量为1：10（g／mL）的条件下的动力学方程分别为：VZn2+=-dC/dt=0.011CZn2+1.57，VCd2+=-dC/dt=0.006CCd2+2.14，VCu2+=-dC/dt=0.0048CCu2+1.84。根据阿累尼乌斯方程，不同重金属离子(Zn2+，Cd2+，Cu2+)的表观活化能和K与温度关系式分别为：Ea(Zn2+)=17.46kJ／mol，属于扩散控制，and K（T）=exp（0.96）exp（-2099.71／T）；Ea(Cd2+)=28.83kJ／mol，属于混合控制，and K（T）=exp（6.22）exp（-3468.03／T）；Ea(Cu2+)=22.62kJ／mol，属于混合控制，and K（T）=exp（3.47）exp（-2720.38／T）。