恒定磁场对好氧活性污泥性能的影响

摘要

目前，城市污水处理及其资源化再生利用已成为当前我国迫切需要解决的问题之一。但是传统的活性污泥法工艺存在工艺流程长、污水停留时间长、单位面积处理能力低、反应池占地面积大、污泥膨胀等缺点。近年来，随着科学技术的发展和跨学科技术的综合应用研究，通过磁效应降解污水中的污染物己经成为一门新兴的污水处理技术。本论文研究了恒定磁场对活性污泥法处理模拟生活污水效果的影响，同时分析了恒定磁场对活性污泥的形态以及去除污染物性能的研究，初步分析了恒定磁场对活性污泥生物群落代谢的影响;探讨了两种重金属离子（Cu2+和Hg2+）与活性污泥中EPS之间的相互作用，以及恒定磁场对其相互作用的影响。
　　 用人工模拟生活废水（进水COD浓度在500 mg/L左右）考察了恒定磁场对活性污泥过程以及胞外聚合物的影响。实验中处于恒定磁场条件下的活性污泥从接种时的淡黄色絮状污泥逐渐变成黄褐色的的絮状污泥菌团，这种絮状污泥菌团的粒径也大于对照组中活性絮状污泥菌团的粒径，同时沉降速度亦高于对照组活性污泥的沉降速度。经过计算，在反应器运行的后期，随着时间的不断增加，处于恒定磁场下的活性污泥对COD和NH4+-N去除率均稳定在90％以上，出水COD和NH4+-N浓度分别稳定在20 mg/L和15 mg/L以下，也同样高于对照组的70％的处理效果。另外，在反应器运行过程中通过对活性污泥胞外聚合物的测定，发现恒定磁场对微生物胞外聚合物中的蛋白质和多糖量的分泌起到了促进的作用。在本实验中，通过运用分子生物技术FISH方法分析不同时期的活性污泥样品，发现在恒定磁场条件下的微生物群落中的AOB以及反硝化细菌生物量要高于对照组活性污泥样品。
　　 同时，本文也考察了Cu2+和Hg2+与活性污泥EPS结合的机理以及恒定磁场对Cu2+和Hg2+与活性污泥EPS结合机理的影响。通过对比不同浓度下Cu2+和Hg2+活性污泥EPS的Zeta电位以及三位荧光谱图可以发现，从重金属离子Cu2+和Hg2+浓度从50 mg/L到100 mg/L的过程中，重金属的存在均增大了好氧活性污泥中EPS的含量，从Cu2+和Hg2+浓度从100 mg/L到150 mg/L的过程中，重金属离子的存在造成了活性污泥EPS量的减少。同时，三维荧光光谱显示Hg2+和Cu2+对EPS的含量有着显著的影响，但是对EPS的三维荧光光谱的谱峰位置以及Zeta电位影响却很小。加入恒定磁场以后显示，Hg2+和Cu2+对活性污泥EPS三维荧光光谱的含量以及Zeta电位有着显著的影响，同时Hg2+和Cu+对活性污泥EPS三维荧光光谱的谱峰位置影响仍然很小。以上结果说明，EPS与Cu2+和Hg2+是通过共价键的方式结合在一起的，而恒定磁场由于增强了微生物胞外聚合物的分泌，使得EPS和Cu2+和Hg2+通过共价键以及静电作用的方式共同结合在一起。