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硫酸盐还原菌(SRB)在处理高硫酸盐的有机废水、矿山酸性废水(AMD)、电镀废水等方面研究取得了较大进展,具有“以废治废”、处理重金属种类多、处理彻底、处理潜力大等特点。但也暴露了营养源不能被生物充分利用,导致出水COD偏高;金属离子对SRB毒害作用影响处理效果等缺陷。
本研究提出内聚营养源SRB污泥固定化技术。将SRB所需碳源固定在小球内部,并构造出SRB生长良好的内部环境,不仅克服了重金属离子对SRB的毒害,又因为碳源内聚而避免有机物的污染,所以它在重金属废水低廉高效处理方面体现了较大的应用潜力。本实验针对含锌废水进行处理,对交联剂进行优化选择,并进一步探讨了交联剂固定成球的机理,对内聚营养源固定化小球与游离污泥做对比实验,最后采用下流式厌氧生化反应器工艺,进行废水的连续处理实验,考察这类废水厌氧生化处理的可行性,并确定相关的技术参数。
选用聚乙烯醇为包埋剂,考察不同交联剂对成球性能,营养源内聚效果、硫酸盐还原效果、锌离子去除率、出水COD值等因素的影响,从而确定最佳交联剂:40%(NH4)2SO4与2%CaCl2混合溶液。
通过红外光谱分析,对交联剂固定成球的机理进行了探讨。结果表明:交联剂为饱和硼酸与2%CaCl2混合溶液,PVA与硼酸反应生成B-O官能团,处理废水过程中硼氧键断裂小球破损;交联剂为40%(NH4)2SO4与2%CaCl2混合溶液时,PVA与硫酸铵反应生成链状化合物,在空间交叉排布,交织成网,SO42-为四面体结构,填充于网格之间,致密的网包裹小球表面,增大小球强度,在处理废水过程中不易破损。
内聚营养源固定化小球与游离污泥做对比实验,考察硫酸根去除率、锌离子去除率、出水COD值等因素,并借助EDX分析小球内部锌离子含量。结果表明:采用内聚营养源固定化小球,硫酸根去除率为55.7%,锌离子去除率达98%,出水COD低于100mg/L,进行多次循环实验,出水锌离子浓度达到污水综合排放二级标准,每克固定化小球内部锌离子含量为0.04364mg。SRB处理含锌废水机理研究表明,锌离子是通过与硫氢根离子生成沉淀而去除。
采用下流式厌氧生化反应器连续处理废水实验中,考察这类废水厌氧生化处理的可行性,并确定相关的技术参数。结果表明:最佳球液配比量为1:2(g/mL),水力停留时间为16h;16-24h的一次循环实验,出水锌离子浓度低于5mg/L,硫酸根去除率为57.4%,出水COD值低于100 mg/L,反应器稳定运行时间8小时;固定化小球循环使用8次,出水锌离子浓度达到二级《污水综合排放标准》,反应器稳定运行时间在7-9h之间。