印染废水生物处理系统中钙的富集特征及其对活性污泥的影响研究

摘要

印染废水水质复杂，通常需要在生物处理阶段前投加化学药剂来调节水质，使多种外源无机离子进入生物处理系统，可能对处理系统的运行和污染物去除效果带来一定的影响。研究印染废水处理系统中典型金属离子的富集规律及其对活性污泥的影响，对于促进印染废水深度处理和循环利用具有重要意义。本研究调查了印染废水处理工艺流程中主要的无机离子类型及含量，选取钙离子作为典型金属离子，利用构建的印染废水生物处理系统研究不同浓度钙离子对处理系统净化效果、活性污泥性质，以及活性污泥中微生物群落功能多样性的影响，为印染废水生物处理系统的稳定运行提供了科学依据。 通过对印染废水处理工艺各阶段的水质调查，发现废水中钙的含量高达102 mg/L，是废水中最主要的金属元素之一。此外利用静态吸附试验，证实了活性污泥对钙离子具有很强的吸附作用，吸附量可达8.81mg/g。在参考印染废水处理厂工艺的基础上构建印染废水生物处理系统，采用动态运行试验来考察使用含有3种不同浓度钙离子的进水时，好氧池中钙的富集特征、处理系统净化效果、活性污泥特性以及微生物群落的代谢功能。结果表明，进水钙浓度为130mg/L、250 mg/L和500 mg/L时，处理系统稳定运行时间分别为21d、10d和5d，好氧池中的活性污泥对钙的最大富集量分别为30.12mg/g，2.78 mg/g和2.36 mg/g。进水中钙含量的升高会降低生物处理系统稳定运行时间。活性污泥能够有效地富集钙，但其最大富集量随着进水钙浓度的增加而减小。通过 Biolog-ECO微平板法检测发现，钙离子浓度会影响活性污泥微生物的代谢活性。在进水钙离子浓度130 mg/L时，试验后期活性污泥微生物 AWCD值较初期有明显降低，Shannon指数、McIntosh指数和 Simpson优势度指数显著降低（P＜0.05），微生物对糖类、氨基酸类、羧酸类、多聚物类、胺类和酚类这6类碳源的利用能力均有所下降；在进水钙离子浓度250 mg/L时，试验后期活性污泥微生物 AWCD值较初期有显著升高，上述3种多样性指数均显著增加（P＜0.05），微生物对羧酸类碳源的利用稍有降低，对其余5类碳源的利用均有显著提升；而进水钙离子浓度500 mg/L时，试验后期和初期的活性污泥 AWCD值无显著区别，多样性指数均无明显变化（P＞0.05），微生物提高了对糖类、多聚物类和胺类碳源的利用，但降低了对氨基酸类、羧酸类以及酚类的利用。这说明合适浓度的钙离子能够提高活性污泥微生物的代谢活性和功能多样性，并提高其对多种碳源的利用能力。

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