Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Ni(Ⅱ)对SBR污水生物处理系统影响的研究

【摘要】：本文采用SBR污水处理系统的模拟装置,研究了不同浓度的Cu~(2+)、Cr~(6+)、Ni~(2+)对污水生物处理系统的处理效果、活性污泥的生物活性以及污泥微生物的生化反应动力学的影响。主要得出了以下研究成果: (1)重金属离子的存在显著影响了出水的浊度(Tur)和电导率(EC)。当Cu~(2+)≥5 mg/L、Cr~(6+)≥5 mg/L、Ni~(2+)≥10 mg/L时,出水浊度和电导率明显升高,且与对照系统相比,出水浊度的稳定性也明显变差。 (2)重金属离子的存在会抑制SBR污泥系统对有机物和氨氮的降解能力,且金属离子对降解氨氮的好氧自养菌的抑制程度明显高于降解有机物的好氧异养菌。此外,连续实验中Cu~(2+)、Cr~(6+)、Ni~(2+)3种重金属对硝化菌的毒性大小顺序为:Cr~(6+) Cu~(2+) Ni~(2+),而3种重金属对异养菌的毒性大小顺序为Cu~(2+) Cr~(6+) Ni~(2+),间接说明硝化菌对Cr~(6+)的存在比较敏感,而异养菌对Cu~(2+)的存在更敏感;而批量实验中,3种重金属离子的毒性顺序略有不同:Ni~(2+) Cr~(6+) Cu~(2+)(硝化菌),Cr~(6+) Cu~(2+) Ni~(2+)(异养微生物)。并且同种重金属对好氧自养菌和好氧异养菌均具有很强的毒性。说明了与连续处理实验相比,批量实验过重反映了重金属对好氧异养菌的毒性大小而对好氧自养菌毒性的反应不足。 (3)对比分析Cu~(2+)、Ni~(2+)、Cr~(6+)三种金属离子影响下SBR系统中污泥活性受影响的程度可知,TTC-ETS在表征Cu~(2+)、Ni~(2+)、Cr~(6+)毒性大小时均具有较高的灵敏性,是表征重金属毒性大小的灵敏指标。此外,以污泥活性表征的金属毒性大小顺序分别为:Cr~(6+) Cu~(2+) Ni~(2+) (TTC-ETS)Cr~(6+)Ni~(2+)Cu~(2+)(INT-ETS),Cu~(2+)Cr~(6+)Ni~(2+)(sOUR)。从上述毒性顺序可以发现:TTC-ETS能够很好的反应硝化菌的活性大小,而sOUR在表征异养菌活性大小时灵敏性较高。 (4)5mg/L的Ni~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(6+)即对基质的比降解速率产生显著的抑制效应,且随着金属离子浓度的的升高,比降解速率呈逐渐下降的趋势,两者的关系可用对数方程进行较好的描述。三种金属离子对好氧异养菌和硝化菌的毒性由强到弱的顺序均为:Ni~(2+) Cr~(6+) Cu~(2+)。 【关键词】：Cu~(2+) Cr~(6+) Ni~(2+) 活性污泥 影响
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 1 引言13-27
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 中国城市污水处理概况14-16
• 1.2.1 中国水污染现状14
• 1.2.2 中国城市污水的基本性质14-15
• 1.2.3 中国城市污水处理现状及问题15-16
• 1.3 重金属的来源、性质及危害16-19
• 1.3.1 城市污水中重金属的来源及存在形态16-17
• 1.3.2 重金属的生物毒性17-18
• 1.3.3 重金属与微生物的相互作用18-19
• 1.4 重金属对活性污泥处理系统影响的研究现状19-25
• 1.4.1 重金属离子对污水处理效果的影响19-20
• 1.4.2 重金属离子对污染物降解动力学的影响20-23
• 1.4.3 重金属离子对活性污泥微生物活性的影响23-24
• 1.4.4 目前研究中的不足与展望24-25
• 1.5 研究内容25-26
• 1.6 研究技术路线26-27
• 2 材料与方法27-35
• 2.1 实验材料27
• 2.1.1 活性污泥的采集与培养27
• 2.1.2 实验用水的配置27
• 2.1.3 重金属离子的选择27
• 2.2 供试试剂与仪器27-29
• 2.2.1 实验试剂27-28
• 2.2.2 仪器设备28-29
• 2.3 实验装置和方法29-34
• 2.3.1 污水连续处理实验装置29-30
• 2.3.2 重金属对SBR 系统的冲击实验30
• 2.3.3 批量实验装置30-32
• 2.3.4 分析测定方法32-33
• 2.3.5 实验结果分析方法33-34
• 2.4 质量控制与数据处理34-35
• 3 结果与分析35-68
• 3.1 Cu~(2+)对活性污泥生物处理系统的影响35-46
• 3.1.1 概述35
• 3.1.2 Cu~(2+)对SBR 系统污水处理效果的影响35-39
• 3.1.3 Cu~(2+)对污泥活性的影响39-42
• 3.1.4 Cu~(2+)对污泥微生物硝化速率和有机物降解速率的影响42-45
• 3.1.5 不同指标表征Cu~(2+)影响的灵敏性分析45-46
• 3.2 Cr~(6+)对活性污泥生物处理系统的影响46-57
• 3.2.1 概述46-47
• 3.2.2 Cr~(6+)对SBR 系统污水处理效果的影响47-50
• 3.2.3 Cr~(6+)对污泥活性的影响50-53
• 3.2.4 Cr~(6+)对污泥微生物硝化速率和有机物降解速率的影响53-56
• 3.2.5 污泥活性指标表征Cr~(6+)毒性的相关性分析56-57
• 3.3 Ni~(2+)对活性污泥生物处理系统的影响57-68
• 3.3.1 概述57
• 3.3.2 Ni~(2+)对SBR 系统污水处理效果的影响57-61
• 3.3.3 Ni~(2+)对污泥活性的影响61-64
• 3.3.4 Ni~(2+)对污泥微生物硝化速率和有机物降解速率的影响64-67
• 3.3.5 污泥活性指标表征Ni~(2+)毒性的相关性分析67-68
• 4 讨论68-79
• 4.1 Cu~(2+)、Cr~(6+)、Ni~(2+)3 种重金属毒性大小比较68-73
• 4.1.1 重金属对连续处理污泥微生物毒性大小的比较68-69
• 4.1.2 重金属对污泥活性毒性大小的比较69-72
• 4.1.3 动力学实验72-73
• 4.2 三种活性参数灵敏性的选择73-74
• 4.3 重金属对硝化微生物和异养微生物影响的比较74-78
• 4.3.1 连续处理实验中,重金属对硝化微生物和异养微生物的影响比较74-76
• 4.3.2 批量实验中,重金属对硝化微生物和异养微生物的影响比较76-78
• 4.4 有待进一步研究的问题78-79
• 5 结论79-81
• 6 本研究的创新之处81-82
• 7 参考文献82-88
• 8 致谢88-89
• 9 攻读学位期间发表论文情况89

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