微量元素對(duì)工業(yè)廢水的促進(jìn)[Word文檔]知識(shí)講解

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除微量元素對(duì)工業(yè)廢水的促進(jìn)本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。最新最全的 學(xué)術(shù)論文 期刊文獻(xiàn) 年終總結(jié) 年終報(bào)告 工作總結(jié) 個(gè)人總 結(jié) 述職報(bào)告 實(shí)習(xí)報(bào)告 單位總結(jié) 演講稿 微量元素對(duì)工業(yè)廢水的促進(jìn)中國(guó)印染行業(yè)排放的廢水占工業(yè)廢水的比重很大，日排放量 約為3X1064X106m3,印染廢水具有難降解有機(jī) 污染物含量高、色度深和堿性大等特點(diǎn)，屬于難降解的工業(yè)廢 水。目前，對(duì)于印染廢水處理主要以好氧生物處理法為主，傳 統(tǒng)的活性污泥工藝由于較好的經(jīng)濟(jì)性而得到普遍使用。但是， 隨著印染技術(shù)的進(jìn)步，新型染料和助劑等難生化降解的有機(jī)物 大量地進(jìn)入印染廢水，致使廢水的可生化性降低，廢水的生物 處理效率不高1。隨著工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)2逐漸提 高，很多污水廠面臨提標(biāo)改造的問題。為此很多學(xué)者對(duì)提高廢 水的可生化性3和改進(jìn)廢水處理工藝4等做了大量研 究。此外，印染廢水中缺乏活性污泥微生物代謝所必需的營(yíng)養(yǎng) 物質(zhì)是生物處理效率不高的一個(gè)重要的原因5。營(yíng)養(yǎng)元素 根據(jù)微生物需要量的多少，可分為宏量營(yíng)養(yǎng)元素和微量營(yíng)養(yǎng)元 素。大體上，微生物所需要的宏量營(yíng)養(yǎng)元素包括C、H、O、 N、P和S,微量營(yíng)養(yǎng)元素包括Zn、Cu、Mg、Fe等金 屬元素以及維生素等生長(zhǎng)因子6oBruce等7分 析了添加C、N、P等宏量元素對(duì)于工業(yè)廢水生化處理過程中 活性污泥代謝活性及化學(xué)需氧量（CODCr）去除率的影 響，結(jié)果表明當(dāng)廢水中C：N：P的質(zhì)量份數(shù)比為10 0：2 0：1時(shí)，活性污泥的代謝活性最強(qiáng),CODCr去除率也最 高。梁威等研究了煙酸8、硫胺素9等維生素對(duì)紡織 工業(yè)廢水處理的影響，結(jié)果表明煙酸和硫胺素的最佳投加質(zhì)量 濃度均為1mg/L，此時(shí)CODCr的降解速率分別提高了 60和120。但是過量添加的微量營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)活性污泥 的代謝活性會(huì)產(chǎn)生毒性抑制作用，降低廢水處理效率1 0?，F(xiàn)有研究大多集中于宏量營(yíng)養(yǎng)元素和生長(zhǎng)因子對(duì)廢水好 氧生物處理的影響。微量營(yíng)養(yǎng)元素如Zn、Mo、Fc等作為 許多微生物細(xì)胞內(nèi)必不可少的酶激活劑和生長(zhǎng)因子，會(huì)對(duì)活性 污泥的代謝活性產(chǎn)生重要的影響。印染廢水中缺乏哪些活性污 泥微生物代謝所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素以及各微量營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)廢 水處理效果還不清楚。為此，本文在分析好氧生物處理過程中 印染廢水缺乏的微生物代謝必需的微量金屬元素的基礎(chǔ)上，對(duì) 比這些微量金屬元素對(duì)于印染廢水處理效果的影響，確定處理 印染廢水時(shí)活性污泥所需各微量營(yíng)養(yǎng)元素的最佳濃度，探討在 活性污泥系統(tǒng)中微量金屬元素之間的相互作用。1材料及方法1.1廢水和活性污泥試驗(yàn)用廢水是根據(jù)印染工藝流程及印 染廢水處理技術(shù)規(guī)范11中的關(guān)于棉針織印染廢水主要水 質(zhì)特征在實(shí)驗(yàn)室配制而成。印染廢水配制的主要材料如表1所 示，合成廢水的主要水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。其中BOD5為生 化需氧量,TN為總氮,TP為總磷。活性污泥取自清華大學(xué) 污水處理站，在試驗(yàn)前，活性污泥采用人工合成印染廢水進(jìn)行 馴化12。1.2試驗(yàn)系統(tǒng)采用序批式試驗(yàn)來研究微量金屬營(yíng)養(yǎng)元素對(duì) 印染廢水處理效果的影響，序批式反應(yīng)器為容積為500mL 的錐形瓶，采用氣泵進(jìn)行曝氣，工作反應(yīng)周期為12h,其中 曝氣運(yùn)行時(shí)間11h,沉淀時(shí)間1h。有機(jī)負(fù)荷為0 .12k g/（kg#8226; d）（有機(jī)負(fù)荷指1kg活性污泥1d承擔(dān)的有機(jī)污 染物的質(zhì)量），混合液體積為3 7 0 mL，活性污泥質(zhì)量濃度（MLSS ）為（1500±60）mg/L,pH 為8.56,溫度為2 5C,溶解氧質(zhì)量濃度（DO）為7.98mg /L（飽和溶解氧）。對(duì)照組采用相同的試驗(yàn)條件，但是不添 加微量金屬元素。主要微量金屬營(yíng)養(yǎng)元素的添加形式為硫酸亞 鐵（FeSO4#8226; 7H2O）,硫酸鋁（A12（SO4）3）,氯化 鉆（CoC12#8226;6H2O),鉬酸鈉(NaMoO4#8226;2H2O),硫酸鋅(ZnSO4#8226; 7H2O)和氯化錳(MnC12 #8226; 4H2O)等。1.3試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定采用等離子體發(fā)射光譜儀(ICP A ES,ThermoIRIS,USA)測(cè)定印染廢水中存在 的微量金屬營(yíng)養(yǎng)元素的種類和濃度?；钚晕勰辔⑸锏男玛惔?謝活性通過活性污泥的比好氧速率(specificoxy genuptakerate,SOUR)來表示，即單位質(zhì) 量的活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)消耗的氧氣質(zhì)量，mg/(g #8226; h)oSOUR是在無營(yíng)養(yǎng)物存在的條件下測(cè)出的單 位活性污泥單位時(shí)間消耗的氧氣量，可以反應(yīng)微生物的代謝活 性。溶解氧變化采用便攜式溶解氧測(cè)定儀(Multi342 OSETB,German y)測(cè)定，活性污泥質(zhì)量濃度(M LSS )采用重量法測(cè)定13 °CODCr、BOD5、 色度、pH、TN和TP等水質(zhì)指標(biāo)均采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法 測(cè)定14。2結(jié)果及分析2.1印染廢水中微量元素分析微生物生長(zhǎng)代謝所需要的微 量金屬營(yíng)養(yǎng)元素主要包括Mg、Zn、Co、Mo、Cu、F e、Mn、Ca、K、Na、Al等。在采用活性污泥法處理 工業(yè)廢水時(shí)，活性污泥正常代謝所需要的各個(gè)微量營(yíng)養(yǎng)元素的 質(zhì)量濃度范圍如表3所示15。研究采用等離子體發(fā)射光 譜儀測(cè)定了印染廢水中的金屬元素的種類和質(zhì)量濃度，將其與 活性污泥微生物代謝所需要的微量營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量濃度范圍進(jìn)行對(duì)比 分析，如表3。從表3可以看出，采用傳統(tǒng)活性污泥工藝對(duì)印 染廢水進(jìn)行處理時(shí)，廢水中缺乏Zn、Co、Mo、Fe、A 1和Mn等營(yíng)養(yǎng)元素°Zn、Co、Mo、Fe和Al都是微 生物正常生長(zhǎng)所必須的微量營(yíng)養(yǎng)元素，缺乏這些元素可能會(huì)對(duì) 微生物的代謝活動(dòng)產(chǎn)生不利影響，針對(duì)以上結(jié)果，確定在間歇 式反應(yīng)器中添加這些微量金屬元素來研究其對(duì)印染廢水處理效 率及活性污泥微生物代謝活動(dòng)的影響。2.2微量元素對(duì)改善廢水CODCr去除效果的影響根據(jù) 2.1確定出采用傳統(tǒng)活性污泥工藝對(duì)棉針織印染廢水進(jìn)行處 理時(shí)，廢水中可能缺乏Zn、Co、Mo、Fe、Al和Mn 等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。向廢水中分別單獨(dú)添加不同質(zhì)量濃度的Zn、M o、Al、Fe、M n和Co元素，印染廢水CODCr去除 率和活性污泥SOUR的變化情況如圖1和圖2所示。由圖1 和圖2可知，在添加Zn、Mo和Co元素時(shí)，印染廢水CO DCr去除率和SOUR有明顯的升高，當(dāng)添加的Zn、Mo 和Co元素的質(zhì)量濃度分別為0 .3mg/L、0.3mg/ L和4mg/L時(shí)，活性污泥微生物的SOUR最高，廢水C ODCr去除效果最好，去除率分別達(dá)到了9 0.31%、8 4.69%和87.76%，相對(duì)于未添加微量金屬元素的空 白組，分別提高了 12.85%、5.82%和9.66%， 活性污泥的SOUR分別相對(duì)提高了 7 4.8 7 %、68.5 1%和71.64%°Zn、Mo和Co等元素是微生物內(nèi)很 重要的酶激活劑，存在于酶的活性中心上，能夠激活微生物產(chǎn) 生新陳代謝所必須的酶，同時(shí)也是各種酶的組成部分以及維持 酶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要因素，Zn能夠促進(jìn)產(chǎn)生代謝必須的碳酸酐 酶和羧肽酶A等鋅酶7，Mo是硝酸鹽還原酶的重要組成 部分，Co能夠激活羧肽酶合成維生素B12,從而能夠提高 微生物的代謝活性，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)繁殖15。但如果 營(yíng)養(yǎng)元素添加過量也會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒害作用，棉針織印染廢 水中的Mn的質(zhì)量濃度為0. 48mg/L，活性污泥法中M n的理論需求質(zhì)量濃度為0.0 10 .5mg/L。從圖1 和圖2知，當(dāng)向廢水中再次添加質(zhì)量濃度為0 .5mg/L的 Mn時(shí)，活性污泥微生物的SOUR出現(xiàn)急劇的下降，同時(shí)廢 水處理效果也出現(xiàn)惡化，從8 0.8 9 %降到了72.4 2%。適量的Mn能夠激活異檸檬酸脫氫酶和蘋果酸酶的產(chǎn) 生，提高細(xì)胞的通透性，提高代謝速率，但是過量則會(huì)與一些 物質(zhì)螯合成有毒的復(fù)合物，抑制微生物的活性。單獨(dú)添加A1 和Fc元素時(shí)，印染廢水的CODCr除率隨著添加濃度的增 大而升高，當(dāng)Fc和A1元素的質(zhì)量濃度分別為0. 4mg/ L和0 .5mg/L時(shí)，廢水的CODCr去除率相對(duì)于空白 組分別提高了 5.26%和8.28%，但是在添加Fc和A 1時(shí)，活性污泥的SOUR相對(duì)于空白組僅分別提高了 6.1 5%和2 1.70%，甚至當(dāng)Fc和A1的質(zhì)量濃度增大使廢 水CODCr去除率提高時(shí)，污泥的SOUR出現(xiàn)降低的現(xiàn) 象。這可能是活性污泥反應(yīng)器中用于微生物生長(zhǎng)代謝所需要的 A1和Fc元素的質(zhì)量濃度已經(jīng)適宜，添加的A1和Fc元素 主要通過混凝作用來提高廢水CODCr去除率。2.3微量營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)印染廢水的物理去除作用在同樣的試 驗(yàn)條件下，向未接種活性污泥的廢水中添加不同質(zhì)量濃度的Z n、Co、Mo、A1和Fc元素以探究各元素通過混凝作用 去除的CODCr，結(jié)果如圖3所示?？偟膩砜矗砑拥母鹘?屬元素對(duì)印染廢水都有一定的混凝作用，隨著添加元素質(zhì)量濃 度的增加混凝作用也越強(qiáng)。Fc和A1元素的混凝作用最為明 顯，鐵鹽和鋁鹽都是很好的混凝劑，在堿性的印染廢水中水解 生成的氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀能夠吸附凝聚廢水中的懸浮物 和膠體物質(zhì)，形成結(jié)構(gòu)密實(shí)的絮狀物，沉淀后使廢水的COD Cr得到一定程度的降低。當(dāng)添加的Fc和Al元素的質(zhì)量濃 度分別為0. 4mg/L和0 .5mg/L時(shí)，廢水的COD Cr去除率分別為4 .18%和7.5 6%，分別占生物處理 時(shí)廢水CODCr去除率的79.47%和91.30%。由 此可知，添加Fc和A1后印染廢水的CODCr去除率得到 提升主要是由于混凝作用引起的。而添加Zn、Mo和Co 時(shí)，由于混凝作用的影響很小，這些微量物質(zhì)主要是通過促進(jìn) 微生物的代謝活性從而使印染廢水的CODCr去除率得到大 幅提升。2.4不同組合的微量營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)處理效果的影響當(dāng)將幾種 金屬元素進(jìn)行混合同時(shí)添加到生物處理系統(tǒng)中時(shí)，其與各個(gè)金 屬元素單獨(dú)作用時(shí)的效果有著明顯的不同16。金屬混合 后有可能會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用、累加作用或者敵對(duì)作用。金屬元素 之間的相互作用幾乎不可能預(yù)測(cè)17,因?yàn)椴粌H受金屬種 類和濃度、反應(yīng)器的運(yùn)行條件和廢水水質(zhì)的影響，也受反應(yīng)器 中存在的微生物的種類、污泥齡的影響，甚至與金屬元素添加 的順序有關(guān)。針對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法處理印染廢水時(shí)最佳的金屬 元素添加方案，有必要研究各微量金屬營(yíng)養(yǎng)元素在反應(yīng)器中的 相互影響。本文2.1節(jié)確定了添加Zn、Co、Mo、Al 和Fc最佳質(zhì)量濃度分別為0 .3mg/L、4mg/L、 0.3mg/L、0.5mg/L 和0. 4mg/L。將最佳 質(zhì)量濃度下的Zn、Co、Mo、Al和Fc分別進(jìn)行2種元 素混合、3種元素混合、4種元素混合和5種元素混合后添加 到活性污泥反應(yīng)器中，分析不同微量元素組合對(duì)于印染廢水C ODCr去除率和活性污泥微生物SOUR的影響，以不添加 任何營(yíng)養(yǎng)元素的反應(yīng)器為空白試驗(yàn)組。由圖4可知，并非將幾 種都需求的金屬元素混合添加到反應(yīng)器中反應(yīng)效果最好。將最 佳質(zhì)量濃度下的Zn、Co、Mo、Al和Fc元素同時(shí)加入 時(shí)，廢水的CODCr去除率為8 3.2 3 %,僅比空白組提 高了3%,而單獨(dú)添加Zn時(shí)則使廢水的CODCr去除率相 對(duì)提高了13%。試驗(yàn)結(jié)果中甚至出現(xiàn)將幾種金屬混合添加 時(shí)，廢水的CODCr去除率出現(xiàn)降低的情況，如將Co和A 1進(jìn)行混合添加時(shí)，活性污泥的SOUR為8 0.5 3mg/ (g#8226;h),比空白組降低了 18.28%,廢水的CODCr去除率降低到7 5.4 6 %。這可能是過量的金屬與其他 金屬在微生物體內(nèi)產(chǎn)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)生成一些毒性絡(luò)合物, 從而降低了微生物的代謝活性。微量金屬營(yíng)養(yǎng)元素一般為酶激 活劑,存在于酶的活性中心上,需要與細(xì)胞的結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行結(jié) 合才能進(jìn)行反應(yīng),如果存在過量的幾種金屬元素,金屬元素之 間會(huì)在結(jié)合位點(diǎn)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)作用從而抑制微生物的活性1 5。在添加Co和Mo時(shí)，活性污泥的SOUR和廢水的C ODCr去除率都升高了，則意味著促進(jìn)了微生物的代謝活性 從而改善了處理效果。添加Fc和A1時(shí)，活性污泥的SOU R降低了，但是廢水的CODCr去除率反而升高了，則可能 是混凝作用占主導(dǎo)改善了廢水處理效果。在添加Fc、Zn和 A1時(shí)，活性污泥的SOUR升高了而廢水的CODCr去除 率反而降低，這可能是同時(shí)添加這3種元素時(shí)，微生物的合成 代謝作用受到抑制而分解代謝則沒有。在活性污泥法處理印染 廢水的過程中，將所需的最佳質(zhì)量濃度的幾種微量金屬同時(shí)加 入到反應(yīng)器中，處理效果反而不如添加單個(gè)金屬元素，這可能 是微生物需要的微量營(yíng)養(yǎng)兀素之間也如微生物所需的C、N和 P等宏量元素一樣有著適宜的質(zhì)量濃度比例要求，這有待進(jìn)一 步的研究。2.5不同陰離子對(duì)微量金屬元素生物促進(jìn)作用的影響在添 加Zn、Co、Mo、Al和Fe元素時(shí)，除了Mo元素以鉬 酸鈉(Na2MoO4#8226; 2H2O)的形式添加外，其余元素均以相應(yīng)的金屬 鹽的形式添加，金屬鹽的陰離子往往為氯離子或者硫酸根離 子。市場(chǎng)上2種金屬鹽的價(jià)格并不相同，且不同的陰離子對(duì)金 屬元素在微生物內(nèi)部的作用的影響并不清楚，有必要進(jìn)行進(jìn)一 步分析。考慮到采用活性污泥法處理印染廢水的過程中，F(xiàn)e 和Al化合物主要起混凝作用，則在這里主要討論不同陰離子 對(duì)Zn和Co元素的影響。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示，未添加Zn 和Co的空白試驗(yàn)組的CODCr去除率為77.54%。添 加氯化鋅或者硫酸鋅，氯化鈷或者硫酸鈷在提高印染廢水處理 效果方面沒有區(qū)別，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該考慮到材料成本，選擇市 場(chǎng)價(jià)格較為低廉的金屬化合物。3結(jié)論1)印染廢水中缺乏Zn、Co、Mo、Al和Fe等活性 污泥微生物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量金屬元素。單獨(dú)添加Zn、 Co、Mo、Al和Fe元素時(shí)的最佳添加質(zhì)量濃度分別為 0.3mg/L,4mg/L、0.3mg/L、0.5mg /L和0. 4mg/L,活性污泥微生物的SOUR分別提高 了74.87%、71.64%、68.51%、21.7 0%和6.15%，印染廢水的CODCr去除率分別提高了 12.85%、9.66%、5.82%、8.28% 和 5.26%;Zn的添加有著最佳的促進(jìn)作用°2）Zn、C 。和Mo元素的物理去除作用不明顯，在活性污泥法需求的質(zhì) 量濃度范圍內(nèi)，通過混凝作用去除的廢水CODCr分別為 2.73%、1.47%、2.30%，其主要是通過促進(jìn)活 性污泥微生物的代謝活性來提高印染廢水的處理效果。Fc和 A1在適宜質(zhì)量濃度范圍內(nèi)通過混凝作用分別去除了4.1 8%和7.56%的CODCr，分別占到生物處理時(shí)總CO DCr去除率的7 9.4 7 %和91.30%，物理去除作用 起到主導(dǎo)作用。3）金屬元素之間的相互作用是難以預(yù)測(cè)的， 將最佳質(zhì)量濃度下的Zn、Co、Mo、Al和Fc元素進(jìn)行 多種形式的混和添加，廢水處理效果不一定優(yōu)于金屬元素單獨(dú) 作用時(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)抑制作用。主要有4種類型：a）活性污 泥的SOUR降低，廢水CODCr去除率降低，說明金屬元 素的相互作用可能抑制了微生物的代謝活性，從而使處理效果 惡化；b）活性污泥的SOUR降低，廢水CODCr去除率 升高，說明金屬元素可能主要通過混凝作用去除水中的COD Cr;c）活性污泥的SOUR升高，廢水CODCr去除率 升高，說明金屬元素相互作用可能促進(jìn)了微生物的新陳代謝活 性，從而改善了廢水處理效果；d）活性污泥的SOUR升 高，廢水CODCr去除率降低，說明金屬元素的相互作用可 能抑制了微生物的合成代謝，促進(jìn)了其分解代謝。4）在添加 Co和Zn時(shí)，采用氯化物或硫酸鹽的形式對(duì)提高活性污泥法 處理印染廢水的效果上沒有影響，可以根據(jù)添加化合物成本， 選擇經(jīng)濟(jì)的化合物添加種類。作者：周律 彭標(biāo) 單位：清華大學(xué) 環(huán)境學(xué)院微量元素對(duì)工業(yè)廢水的促進(jìn)閱讀相關(guān)文檔 : 改性木質(zhì)素磺酸鹽處理工業(yè)廢水研究工業(yè)廢水中草酸的測(cè)定 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