改性活性污泥处理含铬废水的研究

摘要

活性污泥作为一种良好的载体,能为微生物提供一个相对稳定的环境,有利于减少微生物的流失及抵抗外界水质的变化.传统上认为SRB是种严格的厌氧细菌,只能采用来源极为有限的厌氧污泥作为接种污泥,并很少见于含铬废水的处理.针对这些问题,本文对好氧活性污泥进行厌氧改性培养,考察了改性活性污泥中SRB的生长数量与硫酸根去除率之间的关系以及SRB的最佳培养条件,研究了改性厌氧污泥处理含铬废水的工艺过程及动力学,分析了厌氧污泥中铬的存在形态和分布状况,并讨论了改性污泥体系去除铬的有关机制.通过好氧活性污泥的厌氧改性培养,成功获得了富含SRB的改性活性污泥.研究了硫酸根去除率与SRB生长之间的关系,结果表明体系中硫酸根去除率能有效地反映出SRB的生长情况,可以利用硫酸根去除率作为污泥活性的判断标准.由间歇试验获得了厌氧污泥体系中SRB培养的最佳条件:乳酸钠为碳源,pH为7,3g/LSO<,4><'2->,COD/硫酸根比为1.45,通入N<,2>.并在此条件下,进行了半连续试验.反应器中厌氧污泥培养5天后,即可以在8h内使3 g/LSO<,4><'2->的去除率达到90﹪以上,从而达到了在低COD/硫酸根比的条件下,快速起动反应器和处理高浓度硫酸根废水的目的.在连续进料的方式下,考察了不同铬(Ⅵ)浓度、硫酸根浓度、COD浓度、水力滞留时间和多种重金属共存对污泥体系处理含铬废水的影响.结果表明,当硫酸根浓度1g/L,COD浓度为2g/L,水力滞留时间为16h,体系能有效处理200mg/L铬(Ⅵ)的废水达标,同时出水中硫酸根浓度也能达标.在Fe,Cu,Zn,Ni四种重金属离子浓度小于20mg/L时,对体系处理含铬废水影响不大,且这些重金属也同时可以去除.通过分析可知,体系对铬(Ⅵ)的处理过程是多种细菌共同作用的结果,其中SRB的还原作用占主导地位.针对厌氧污泥体系处理含铬废水的过程,建立了基质降解与硫酸根还原之间的动力学方程.本研究选用逐级提取法对处理含铬废水的污泥进行研究,考察了硫酸根浓度,Cr(Ⅵ)浓度以及多种重金属共存时对铬迁移的影响.结果表明,硫酸根浓度,Cr(Ⅵ)浓度能影响体系的铬还原率,从而进一步影响到铬在污泥中的化学形态和分布.铬(Ⅵ)的分布受条件影响比较大,没有明显的规律.铬(Ⅲ)主要以残渣态存在,占总量的99﹪以上,这表明污泥中铬(Ⅲ)相当稳定,不易迁移.当浓度低于5mg/l时,Fe、Cu、Ni、Zn对铬的处理和迁移没有明显影响.铬(Ⅵ)的还原既可以发生在细胞外也可以发生在细胞内.体系中铬(Ⅵ)主要是被H<,2>S还原成铬(Ⅲ).铬(Ⅲ)可向细胞内迁移,同时细胞分泌出的胞外聚合物也可吸附部分铬(Ⅲ),但这两种作用都相对较弱.体系中pH范围为7~8,此时绝大部分铬(Ⅲ)以沉淀的形式从水中去除.

目录

文摘

英文文摘

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第一章文献综述

1.1含铬废水的来源与铬在水中的迁移过程

1.1.1含铬废水的来源及危害

1.1.2铬在水中的迁移过程

1.2含铬废水处理技术现状与发展趋势

1.2.1化学还原法

1.2.2离子交换法

1.2.3活性炭吸附法

1.2.4电解还原法

1.2.5蒸发浓缩回收法

1.2.6电渗析法

1.2.7 TBP萃取法

1.2.8反渗透法

1.2.9生物法

1.3活性污泥法处理重金属废水的研究进展

1.3.1活性污泥对重金属废水的处理

1.3 2活性污泥法处理重金属的机理

1.4研究目的及思路

1.4.1研究目的

1.4.2研究思路

第二章试验装置、原料和分析方法

2.1试验原料

2.1.1试验污泥

2.1.2 Postgate's C型培养基

2.1.3试验用水

2.2试验分析方法

2.2.1厌氧污泥的脱水处理

2.2.2监测项目及分析方法

2.3试验仪器和装置

2.3.1试验仪器

2.3.2试验装置

第三章改性活性污泥中SRB生长与硫酸根去除条件的优化

3.1试验方法

3.1.1间歇式试验

3.1.2半连续试验

3.2 SRB的生长与硫酸盐去除率之问的关系

3.3 SRB的生长与硫酸根的去除条件的优化

3.3.1不同有机碳源对细菌还原硫酸根能力的影响

3.3.2pH对细菌还原硫酸根能力的影响

3.3.3硫酸根浓度对细菌还原硫酸根能力的影响

3.3.4 COD/sulfate比对细菌还原硫酸根能力的影响

3.3.5接种污泥量对细菌还原硫酸根能力的影响

3.3.6亚铁离子对细菌还原硫酸根能力的影响

3.3.7通N2对细菌还原硫酸根能力的影响

3.3.8综合各因素最佳值对细菌还原硫酸根能力的影响

3.4小结

第四章改性活性污泥处理含铬废水

4.1试验方法

4.2好氧污泥的改性

4.2.1培养基中有机成分对Cr(Ⅵ)还原的影响

4.2.2污泥驯化方式的选择

4.2.3改性后活性污泥及细菌形貌

4.3厌氧污泥体系中铬(Ⅵ)、硫酸根和COD的平衡计算

4.4改性活性污泥处理含铬废水工艺条件的优化

4.4.1进水铬(Ⅵ)浓度对污泥体系处理能力的影响

4.4.2进水硫酸根浓度对污泥体系处理能力的影响

4.4.3进水COD对污泥体系处理能力的影响

4.4.4水力滞留时间对污泥体系处理能力的影响

4.4.5多种重金属共存对污泥体系处理能力的影响

4.5上流厌氧反应器中的动力学

4.5.1基质降解与硫酸根还原的动力学

4.5.2基质降解与硫酸根还原的动力学模型的验证

4.6小结

第五章改性活性污泥处理含铬废水过程中铬迁移特性及去除机理

5.1试验方法

5.1.1试验过程

5.1.2进料中Cr(Ⅵ)浓度的影响试验

5.1.3进料中硫酸根浓度的影响试验

5.1.4多种重金属共存试验

5.1.5逐级提取过程

5.2改性活性污泥法处理含铬废水中铬迁移特性的研究

5.2.1重金属在接种污泥中的分布

5.2.2 Cr(Ⅵ)浓度对污泥中铬的形态及分布的影响

5.2.3硫酸根浓度对污泥中铬的形态及分布的影响

5.2.4多种重金属分布及其对铬分布的影响

5.3改性活性污泥处理含铬废水机理的探讨

5.3.1铬(Ⅵ)的去除机理

5.3.2铬(Ⅲ)的去除机理

5.3.3可溶性有机物对金属分布的影响

5.4小结

第六章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

作者在校期间所发表的论文

在校期间所获奖励

致谢