【摘要】：電鍍廢水、酸性礦山廢水、皮革廢水、固體廢棄物脫毒等行業(yè)廢水含有大量SO_4~(2-)和重金屬離子Cr(Ⅵ)。用生物法將二者還原是最為經(jīng)濟(jì)有效的方法。但此類復(fù)合污染廢水有機(jī)物含量低,導(dǎo)致電子供體不充足,生物還原動(dòng)力不足。此外生物還原Cr(Ⅵ)形成的有機(jī)絡(luò)合鉻具有很強(qiáng)的遷移性,其在環(huán)境中遷移時(shí)可被微生物等重新氧化成Cr(Ⅵ),導(dǎo)致水體二次污染。為了解決這兩個(gè)問(wèn)題,提出了固相碳源技術(shù),即使用固體物質(zhì)(天然或合成材料)作為生物還原的碳源,可以緩慢持續(xù)釋碳,提高反應(yīng)體系的容積負(fù)荷和抗沖擊能力;同時(shí)該固體材料可做生物膜載體,加強(qiáng)吸附固定一定量的鉻。本研究通過(guò)選用可降解生物餐盒(BMB)作為固體碳源和生物膜支撐材料,有效解決有機(jī)碳源的波動(dòng)及Cr(Ⅵ)還原產(chǎn)物在環(huán)境中遷移的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)Cr(Ⅵ)和SO_4~(2-)的共去除及Cr(III)的有效固定。本研究首先考察了BMB的釋碳性能,循環(huán)性能,及其作為生物膜載體的可行性,結(jié)果表明BMB在10個(gè)周期(44天)內(nèi)可保證硫酸鹽的去除效率達(dá)80%以上,通過(guò)表面結(jié)構(gòu)分析也證實(shí)了BMB作為碳源和生物膜載體的可行性。隨后通過(guò)控制變量考察不同影響因子對(duì)硫酸鹽去除效率的影響,確定在最優(yōu)條件下,48 h硫酸鹽去除率可達(dá)92.11%。進(jìn)一步比較不同進(jìn)水負(fù)荷下,SO_4~(2-)和Cr(Ⅵ)的處理效率的變化、并通過(guò)探討Cr(Ⅵ)和SO_4~(2-)的降解途徑。連續(xù)實(shí)驗(yàn)共運(yùn)行160天,進(jìn)水SO_4~(2-)維持在600 mg-S/L,進(jìn)水Cr(Ⅵ)由0.0 mg/L逐步提升到140.0 mg/L。當(dāng)進(jìn)水Cr(Ⅵ)不超過(guò)90.0 mg/L時(shí),SO_4~(2-)去除率大于70%,出水總Cr低于5.0 mg/L,Cr(III)僅占1%-15%。當(dāng)進(jìn)水Cr(Ⅵ)的濃度為140.0mg/L,SO_4~(2-)去除率降低至53.32%,Cr(Ⅵ)的去除率降低至79.42%。Cr在活性污泥系統(tǒng)中分布為79.90%-82.01%,Cr在生物膜系統(tǒng)中的分布為16.80%-19.36%;活性污泥中超過(guò)79%的Cr分布在細(xì)胞內(nèi)部,且其主要形式是Cr(III)。此外,在細(xì)胞內(nèi)檢測(cè)到單質(zhì)硫的存在,說(shuō)明Cr(Ⅵ)與SO_4~(2-)的還原產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生化學(xué)還原反應(yīng)。結(jié)果表明,反應(yīng)體系中生物還原與化學(xué)還原共存,化學(xué)反應(yīng)的存在可提高體系的抗沖擊負(fù)荷能力,加強(qiáng)Cr(Ⅵ)的還原,生物膜體系的存在可加強(qiáng)固定Cr(III),降低出水總鉻濃度;Cr(Ⅵ)還原發(fā)生在污泥體系中,且主要以胞內(nèi)還原為主。另外,微生物菌群分析證實(shí)了大多數(shù)菌群多樣性和豐度隨Cr(Ⅵ)濃度升高而逐漸降低,在屬水平的群落結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn),反應(yīng)器運(yùn)行后期,Desulfovibrio占比增高至5.31%,其為硫酸鹽還原菌,表面含有大量的硫酸鹽通道,且細(xì)胞內(nèi)含有Cr(Ⅵ)還原酶。證明Cr(Ⅵ)通過(guò)硫酸鹽通道進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)被還原成三價(jià)鉻,生成Cr(OH)_3、單質(zhì)S,及Cr(III)-蛋白質(zhì)-DNA交聯(lián)物。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2645797