离子交换法、离子交换、附面层法、电解食盐水和生物吸附法等其他的重金属废水处理方式,都存在一定的缺陷或不够,如价格比较贵、反映不易控制、效果不佳、回收贵金属难,非常容易造成二次污染等。近些年,利用生物吸收剂解决重金属废水亦有很好的效果,优势有:①原材料便宜容易得到;②适宜较低浓度的重金属废水;③不会产生二次污染;④吸附量大;⑤优良可选择性;⑥可回收利用一些贵金属;⑦适用范围广。大部分微生物吸收剂都以微生物絮状物体方式存有的飘浮微生物菌种,便于分布在高效液相中,吸咐后的一大难题是怎样顺利实现吸收剂和处理介质固液分离设备。
好氧颗粒污泥吸收剂属于典型的微生物吸收剂,除开具有一般微生物吸收剂的优势外,还具备特殊生物结构类型;颗粒物比例比水大大,具有优良的地基沉降特性,能够解决传统式微生物吸收剂在吸咐后不容易与水分离的缺陷。
1、好氧颗粒污泥的结构类型
好氧颗粒污泥一般具有很高的比表面良好的地基沉降特性,是一种粒度小、密度大的球型病菌体,含有大量胞外多聚糖物(ExtracellularPolymericSubstances,EPS)。EPS含有大量醇、竣基、羟基、巯基、酚基等,该官能团非常容易与水体中不一样价态的金属离子发生化学反应,促使微生物菌种表层聚集了很多的重金属离子。EPS与众不同微生物菌种构造、胶体溶液负电性和生物活力等特性,促使水质里的重金属元素被捕获,好氧颗粒污泥可作为的金属离子吸收剂用于解决含金属离子的污水。
2、好氧颗粒污泥清除重金属超标原理
好氧颗粒污泥对重金属超标去除原理比较复杂,现阶段专家的科学研究主要通过实验室环境选用类比法进行分析,重点针对好氧颗粒污泥对含单一金属离子污水的处理清除个人行为及原理,对不同种金属离子并存的污水则科学研究偏少。好氧颗粒污泥对金属离子去除主要是通过胞外高聚物吸咐、离子交换法、金属材料鳌合、化学沉淀等。HuiXu等研究发现:好氧颗粒污泥对Ni2去除原理主要是通过离子交换法全过程,胞外多聚糖物EPS和植物细胞官能团中含有的O、N、S、P等分子可以跟金属离子生成螯合物或络离子,促使金属离子获得清除。好氧颗粒污泥细胞和EPS对金属离子有机络合作用是颗粒污泥吸咐金属离子的重要手段。
HuiXu等通过运用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱分析及X光电子器件能谱仪等新技术,给出了吸咐的三种原理:离子交换法、EPS吸咐和化学沉淀。姚磊通过自然环境扫描电子显微镜和X射线能谱分析结果显示,吸咐全过程通常是正离子交换吸附与金属鳌合2个全过程。
微生物菌种清除金属离子的一个过程一般是多种多样原理联合作用得到的结果。金属离子可能会在微生物菌种表层产生化学反应而清除,有一些正离子可能会因为沉积或释放而清除。利用其他方法消除的金属离子一般比较主次,实验操作中检验难度比较大,针对好氧颗粒污泥去除原理尚需研究证实。
3、好氧颗粒污泥清除重金属超标影响因素
(1)pH值。
pH值是危害好氧颗粒污泥清除金属离子的关键因素,其通常是更改官能团的浓差极化特点和淤泥的表面电位。HuiXu、YuLiu等研究表明:原始pH值对好氧颗粒污泥对Ni2的污泥负荷起着至关重要的作用,甚至影响好氧颗粒污泥zeta电位。杨学耀等研究表明:好氧颗粒污泥对Cd2去除实际效果佳pH值为6~7。姚磊等研究表明:好氧颗粒污泥在较高pH(5.0-6.0)标准对Pb2 有较强的清除实际效果。
(2)接触时间。
好氧颗粒污泥对重金属吸附全过程一般分为迅速吸咐和慢速度吸咐两阶段。沈祥信研究表明:好氧颗粒污泥清除Cu2 、Cd2 、Zn2和Pb2 重金属离子平衡时间大约为2h;科学研究对Pb2 去除实际效果说明:好氧颗粒污泥对Pb2去除流程是迅速吸咐个人行为,当中前5min的吸附容量已经达到大吸附容量的75.0%。提升好氧颗粒污泥与重金属废水的接触时间在一定程度上能提高清除实际效果,实际工程实践中代表着需要提升反应釜的容量,从经济效应上考虑到尚需讨论。
(3)好氧颗粒污泥粒度。
好氧颗粒污泥的粒度的大小对清除实际效果影响很大,吸收剂粒度过大过小都会影响吸咐实际效果,粒度尺寸主要影响颗粒物吸收剂的比表面或合理吸咐总面积。同的情形下,一般粒度小一点颗粒污泥具有很大的比表面,其单位重量吸收剂的高效活性位点等级比较多,影响到了好氧颗粒污泥的EPS成分。
(4)环境温度。
微生物细菌对金属离子的粘附全过程有可能是化学反应也有可能是放热反应,其受反应体系温度影响很大。环境温度主要是通过危害吸收剂的生理新陈代谢主题活动、官能团吸附热动力学模型和吸附热容等多种因素,从而影响吸咐实际效果。沈祥信研究发现:好氧颗粒污泥对金属离子的吸附容量伴随着温度升高,是一个先提高后下降的全过程。在工业污水处理的在实际应用中,提升环境温度则要增加动能供货,耗费成本费,从经济收益视角不一定有效,一般常温下操作提示。
(5)好氧颗粒离子浓度(C0/X0)。
合理活性位点等级是表现好氧颗粒污泥活力的一个重要主要参数,与好氧颗粒污泥重量相关,并且与水溶液金属离子浓度值相关,单位体积好氧颗粒污泥其吸附量是一定的,好氧颗粒离子浓度(Co/Xo)是决定了其清除实际效果的重要因素。LiuY,YangSF等研究表明:一定品质的好氧颗粒污泥对Zn2的吸附作用与锌离子的起始浓度值(C0)和颗粒物浓度值(X0)相关,成一定的线性相关。
(6)营养元素与新陈代谢磷酸化。
好氧颗粒污泥微生物菌种清除金属离子流程是能源消耗反映,水溶液养分的存有有助于微生物代谢主题活动,提高除去实际效果,产生一定的新陈代谢磷酸化。营养元素中出现的有价值正离子及微生物代谢所产生的磷酸化很有可能同金属离子产生竞争效应,对好氧颗粒污泥的粘附实际效果造成影响。微生物菌种在各个浓度值葡萄糖溶液上对金属离子去除实际效果早已有新闻报道,Norris研究表明微生物菌种在成为10mol葡萄糖溶液后能提高对Cd2和Co2 的吸附容量。
(7)并存正离子。
微生物菌种对水溶液不一样金属离子去除全过程存在竞争效应,不一样重金属离子与好氧颗粒污泥的活性位点点感染力不一样,故并存离子的存有必然危害好氧颗粒污泥对于目标正离子去除实际效果。江孟研究表明:多种多样金属材料离子共存时,微生物菌种对于目标正离子去除实际效果明显下降。
(8)其他相关因素。
好氧颗粒污泥清除金属离子是一个多种因素功效的全过程,其受到广大条件的限制,如水力发电剪切应力、曝气量、污泥龄、新陈代谢抑制因子等。现阶段好氧颗粒污泥的培养方式有很多种,塑造全过程直接关系淤泥的物理化学特性及微生物群落遍布,而不同的有益菌是影响到吸咐实际效果的一个重要因素。