酸性硒镉废水生物强化处理技术研究

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硒是生命体必需的微量元素,对生命体健康有着极其重要的作用,但浓度稍高即产生毒害作用。通常含硒矿山废水都含有镉等重金属,对人和动物的健康威胁极大。为了保护人与其他生物的健康,对含硒、镉废水处理是极为必要的。生物法由于其成本低、易操作、不易造成二次污染等优点而被广泛应用于含硒、镉废水的处理。本文首先从江西某富硒温泉水中,分离、纯化得到4株耐硒细菌(命名为B-E菌),并通过试验确定其为亚硒酸盐还原菌。通过多因素试验确定细菌最佳生长条件,通过单因素试验确定环境因素对微生物除硒效能的影响。通过扫描电镜-能谱仪分析(SEM-EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)等确定4株细菌对硒去除的作用机理,并通过分子生物学鉴定确定4株细菌的菌属。然后,通过预实验确定“活性污泥+混合芽孢杆菌”为SBR反应器的生物强化方式。第1部分反应中,共4个反应阶段,每个阶段运行20周期,每周期运行4 h(其中0.5 h进料、3 h反应、0.5 h静置沉降),以pH 4作为反应的进水pH,在室温(6.9-13.3℃)条件下,研究其对含硒、镉废水的去除效能及去除机理。第2部分反应中,共3个反应阶段,第I阶段运行80周期,第II、III阶段均运行40周期,每周期运行5 h(其中0.5 h进料、4 h反应、0.5 h静置沉降),以pH 4作为反应的进水pH,在常温条件下,探究碳源浓度对含硒、镉废水的去除效能的影响。亚硒酸盐还原菌分离、纯化试验结果表明:4株亚硒酸盐还原菌(B-E菌),且耐硒性较强,4株细菌的耐硒能力为7 mmol/L,其对浓度为33.0 mg/L硒的最大去除率达到99.7%以上。SEM结果表明7mmol/L的SeO32-对微生物表面及形态没有造成显著影响,EDS结果证明除硒后细菌表面出现硒;FTIR结果表明在4株细菌处理硒的过程中,有羟基、酰胺基、磷酸根和磷酸基团参与反应,其中酰胺基及羟基团起到主要作用。SBR反应器运行试验结果表明:预实验结果表明生物强化对硒、镉去除效率分别为94.81%、99.13%,高于单一芽孢杆菌(B菌)、混合芽孢杆菌(B-E菌)及活性污泥单独作用时对硒、镉的去除效能。在反应平均温度为6.9-13.3℃条件下,“活性污泥+混合菌”对硒、镉、COD的平均去除率分别为97.4%、90.7%、95.0%。傅里叶红外光谱(FTIR)结果说明酰胺基在硒、镉去除中起到主要作用。透射电镜-能谱分析(TEM-EDS)结果证实了“活性污泥+混合菌”对硒、镉的去除作用。高通量测序结果表明,门水平上Proteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes为优势菌,属水平出现Pseudomonas、Dechloromonas等典型硒还原菌。此外,在反应平均温度为26.0-30.6℃条件下,碳源浓度对生物强化技术去除酸性废水中硒、镉效能无明显影响。
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