【摘要】：隨著城市及工業(yè)化的不斷發(fā)展,水體富營養(yǎng)化越來越嚴重,而磷是引起富營養(yǎng)化的最重要因素。隨著對磷排放控制要求不斷加強,廢水中磷去除率亟待提高。磷在高鹽含磷廢水中的去除更是一大難題。本論文從深海底泥中分離篩選得到一株高效除磷菌,經(jīng)鑒定為交替單胞菌屬,命名為：Alteromonas 522-1。該菌株在較高鹽度(NaCl鹽度3%左右)和較寬磷濃度(5-80 mg/L)范圍內(nèi)生長良好。當磷濃度低于20 mg/L時,該菌株生長除磷可使出水磷濃度低于0.5 mg/L,但在較高磷濃度時,生物除磷受到限制。本論文利用鐵、鐵硅和鋼渣與生物結(jié)合(簡稱為結(jié)合除磷)處理較高磷濃度的高鹽合成廢水,以提供高鹽較寬磷濃度范圍的高效除磷技術(shù)并研究其機理。在鐵結(jié)合除磷研究中發(fā)現(xiàn),在初始磷濃度25 mg/L的高鹽含磷合成廢水中,當摩爾比Fe(Ⅲ)/P=1:1時,鐵強化生物除磷最大效率達98.5%,處理后水pH中性且穩(wěn)定。而單獨鐵鹽除磷當摩爾比Fe(Ⅲ)/P=2:1～-3:1時,除磷率僅90%,出水pH由于鐵的水解降至5.5以下。廢水初始pH在6-9范圍內(nèi),鐵強化生物除磷去除率均在95%以上。準一級動力學模型能夠很好地模擬生物除磷過程；準二級動力學模型能夠很好地模擬鐵強化生物除磷。鐵強化微生物除磷機理包括：(1)細菌生長除磷以及胞外聚合物對磷的吸附；(2)在混合液中形成羥基磷酸鐵絡(luò)合物；(3)在細菌表面形成了由細菌誘導(dǎo)的鐵磷微沉淀。在鐵硅結(jié)合除磷研究中發(fā)現(xiàn),在磷濃度為30 mg/L的高鹽含磷合成廢水中,當摩爾比Fe(Ⅲ)/Si/P=1:1.5:1時,磷去除率最優(yōu)達97.8%；而鐵強化除磷在摩爾比Fe(Ⅲ)/P=1:1時,磷去除率達96.5%。相同投加量下鐵單獨除磷去除率僅為52.6%,鐵硅除磷效率為64%。通過SEM-EDS發(fā)現(xiàn),鐵和鐵硅強化生物除磷中,除了化學除磷和生物除磷作用外,細菌誘導(dǎo)的磷沉淀也是除磷的主要過程。與鐵強化除磷相比,硅的加入通過在細菌周圍形成更多鐵磷絮體而加強除磷,且硅使磷更緊密地結(jié)合在礦物或細菌表面上,避免了磷釋放現(xiàn)象。在鋼渣結(jié)合除磷研究中發(fā)現(xiàn),在初始磷濃度為30 mg/L高鹽含磷合成廢水中,鋼渣結(jié)合除磷中磷去除率可達97.3%,與生物除磷和鋼渣除磷相比分別提高21.8%和15.4%。鋼渣輔助除磷在pH 4-9、磷濃度低于40 mg/L和鹽度0.5-3.5%范圍內(nèi)都具有穩(wěn)定的除磷效果。利用掃描電鏡和原子力顯微鏡觀察可以發(fā)現(xiàn),鋼渣輔助除磷中細菌表面形成了結(jié)晶體和有機金屬磷沉淀等。X射線衍射分析此結(jié)晶體為Ca2Mg(PO4)2·2H2O和Si02；紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)細菌表面官能團結(jié)合P通過形成P-O-C鍵除磷。本研究中鋼渣除磷后出水pH在9.5以上,明顯不滿足出水排放標準,而輔助除磷中在微生物的緩沖作用下出水pH在7.8-8之間。在培養(yǎng)過程中,微生物對鋼渣的包圍作用可緩解鋼渣的板結(jié),同時輔助除磷中Ca2+的增加可以提高污泥的沉降性。通過計算發(fā)現(xiàn),與生物除磷相比,輔助除磷減少了單位磷去除所產(chǎn)生的污泥量。通過對三種結(jié)合除磷方法比較發(fā)現(xiàn),三者不同程度地提高除磷效率,但除磷機理不同。結(jié)合除磷中除了生物除磷和化學除磷作用外,鐵和鐵硅結(jié)合的除磷中主要是通過在細菌周圍形成含磷絮體加強除磷,而鋼渣結(jié)合除磷中主要是通過在細菌周圍形成結(jié)晶體和有機金屬磷沉淀加強除磷。總之,在結(jié)合除磷中細菌具有一定誘導(dǎo)金屬磷酸鹽沉淀形成的作用。結(jié)合除磷可取長補短達到高效除磷的目的,在高鹽含磷廢水中磷的去除方面具有很大的應(yīng)用前景。
【圖文】：

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本文編號：2556752