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本论文研究了以六种短链脂肪酸(SCFA),即乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、异戊酸和正戊酸为短期和长期碳源时,厌氧—好氧序批式(SBR)活性污泥系统去除Cr(Ⅵ)的效果以及机理。
对不同运行条件的短期影响的研究表明,厌氧—好氧SBR系统微生物在厌氧—好氧、好氧和厌氧条件下,对10mg/L的Cr(Ⅵ)的去除率分别为99%以上,72%和99%。
对碳源的短期影响的研究表明,经乙酸长期驯化的厌氧—好氧SBR系统在以乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、异戊酸和正戊酸为瞬时碳源时,Cr(Ⅵ)的去除率分别为99.5%、99%、98%、97%、96%和97%。在厌氧阶段开始的60min内,Cr(Ⅵ)的去除速率分别为0.1813、0.1741、0.176、0.1512、0.1449和0.1451mg/L·min—1,其中,乙酸、丙酸和正丁酸的去除速率接近,明显高于另外三种短链脂肪酸。微生物对六种短链脂肪酸的利用率分别为100%、99.2%、92.7%、68.6%、65.5%和65.7%。以丙酸和正丁酸为碳源,微生物的溶解性正磷酸盐(SOP)、聚羟基烷酸(PHA)和糖原的代谢受到轻微的影响,以异丁酸、异戊酸和正戊酸为碳源,微生物的SOP、PHA和糖原的代谢受到比较严重的抑制。
对碳源的长期影响的研究表明,4套分别以乙酸和丙酸为长期碳源的聚磷菌和聚糖菌厌氧—好氧SBR系统的Cr(Ⅵ)和TCr的去除率均为100%。对于聚磷菌系统,乙酸系统对Cr(Ⅵ)的去除速度高于丙酸系统,SOP和糖原代谢能力正常,SOP的出水浓度稳定在0.5mg/L,而丙酸系统的微生物代谢受到较大抑制,SOP的出水浓度升高至2.6mg/L。对于聚糖菌系统,乙酸系统对Cr(Ⅵ)的去除速度高于丙酸系统,但微生物的糖原代谢均受到较大程度的抑制,系统的VSS/SS逐步下降。同时,聚磷菌系统的Cr(Ⅵ)的去除速率高于聚糖菌系统,微生物的物质代谢稳定,SOP的去除能力强,具有更好的应用范围。
对Cr(Ⅵ)的去除机理的研究表明,微生物主要利用外碳源以及细胞的内碳源来去除Cr(Ⅵ)。仅利用内碳源时,聚磷菌和聚糖菌系统的去除率分别为67.5%和64%;仅利用吸附作用时,聚磷菌和聚糖菌系统的去除率分别为12.5%和27.5%。聚磷菌能更好的利用碳源,Cr(Ⅵ)的去除速率更大,但聚糖菌的吸附作用更强。在Cr(Ⅵ)的去除过程中,生物还原作用占主要地位。经聚磷菌和聚糖菌去除的Cr(Ⅵ)中,转化成Cr(Ⅲ)的分别占99.56%和99.6%。而微生物还原Cr(Ⅵ)所需的电子可能直接由乙酸提供,或者可能由糖原分解后产生的还原态的烟酰胺嘌呤二核苷酸(NADH/NADH2)来提供。