第３Ｏ卷第１２期 企业技术开发 ２０１１年６月 Ｖ０１＿３０ Ｎｏ．１２ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＩＣＡＬ ＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ ０Ｆ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ Ｊｕｎ．２０１ ｌ 重金属Ｐｂ ，Ｚｎ２＋，Ｍｎ 对活性污泥法处理 生活污水效果的影响研究 肖惠萍，赵艳 （中南民族大学工商学院环境与生命科学系，湖北武汉４３００６５） 摘 要：研究污泥反应系统中，曝气时间、Ｐｂ 、Ｚｎ２＋Ｍｎｚ 浓度对污泥性状、出水ＣＯＤ、ＴＰ、ＴＮ去除率的影 响。实验结果表明，曝气能改善污泥生长状态，使其适应中、高浓度（１，２ ｍｇ／Ｌ）重金属离子环境。在Ｍｎ 浓度 为１．０ ｍｇ／Ｌ条件下，微生物会产生某种条件适应性，促进对水质的净化。总体存在ＣＯＤ、ＴＰ、ＴＮ去除率随重 金属浓度升高下降的趋势。 关键词：重金属；活性污泥；曝气 中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—８９３７（２０１１）１２—０１５９—０２ 污水处理行业中，活性污泥法因其成本低、见效快、 ２．１重金属对污泥活性性状的影响 出水稳定等特点，普遍受到大中型城市污水处理厂的青 活性污泥性状中，污泥浓度ＭＩＳＳ与污泥沉降比 睐。然而，由于细菌吸收、颗粒吸附、无机盐共沉淀等多种 （ＳＶＩ）是反映污泥数量、污泥凝聚和沉降性能的重要指 作用，污泥表面会吸附约５０％～８０％的重金属杂质，从而 标。其中，ＭＬＳＳ是ＳＶＩ变化的主导因素，故直接分析 取代生物体核酸、蛋白质、酶某些特定基团，使分子变性 ＭＬＳＳ可反映ＳＶＩ变化情况。以０ ｍｇ／Ｌ作为对照，重金属 或细胞活性降低，影响机体呼吸、发育、代谢等生理活动。 离子类型、曝气时间对出水ＭＬＳＳ均有不同程度的影响 然而，这种效应如何影响活性污泥的处理效果目前还未 （图１）。曝气初期阶段（２ ｈ），ｚｎ 、Ｐｂ 、Ｍｎ 普遍抑制了系 见相关报道。文章通过开展活性污泥系统实验，研究重金 统污泥的生长，重金属浓度越高，抑制作用越明显。陈纯 属浓度及曝气时间对活性污泥性状和出水水质的相互关 等人也发现ＭＬＳＳ会随着重金属浓度的增大而减小。但 系，为污水处理厂处理中低浓度重金属污水提供一定技 随着曝气的持续进行，Ｐｂ 、Ｍｎ 对污泥的抑制作用有所 术指导。 缓解。曝气４ ｈ后，Ｍｎ２＋处理组活性污泥大量增殖，相比 １材料与方法 对照增长了３７％～５０％；曝气６ ｈ后，Ｐｂ 处理组出水污泥 浓度增长了５０％～８０％。 １．１实验材料 活性污泥取自中南民族 大学工商学院污水处理站生 化池，污水来自校园生活废 水。主要试剂：重铬酸钾、过 硫酸钾、抗坏血酸、钼酸铵、 氯化锌、硝酸铅、硫酸锰等。 主要设备及仪器：曝气泵、 ａＩ曝气２ｈ ｂ．曝气４ｈ ｃ．曝气６ｈ ＣＯＤ测定仪、７２１型分光光 图１不同曝气时间下重金属浓度与ＭＬＳＳ变化率之间的关系 度计等。 １．２实验方法 取氯化锌、硝酸铅、硫酸 锰配制成重金属母液，使 Ｚｎ 、Ｐｂ 、Ｍｎ 浓度为］ｇ／Ｌ。 室温条件下，向曝气反应器 中加入５ Ｌ污泥混合溶液， 加入重金属母液，使其浓度 分别为０，０．５，１，２ ｍｇ／Ｌ。连 续曝气条件下，于２ ｈ，４ ｈ，６ ａ．曝气２ ｈ； ｂ．曝气４ ｈ ｃ．曝气６ ｈ ｈ各取水样一次，采用国家 图２不同曝气时间下重金属浓度与ＣＯＤ去除率之间的关系 标准方法测定污泥浓度（ＭＩｓＳ）、ＣＯＤ、ＴＰ、ＴＮ四个指标。 不同曝气时间下ＣＯＤ去除率随重金属离子浓度的 ２结果与讨论 变化情况见图２（ａ，ｂ，ｃ）。曝气２ ｈ，４ ｈ后，污泥反应系统 ＣＯＤ去除率整体随重金属浓度升高呈不断下降趋势（图 作者简介：肖惠萍，中南民族太学工商学院环境与生命科学系。 １６Ｏ 企业技术开发 ２０１１年６月 ２ ａ，ｂ）。与上述情况不同，Ｍｎ 处理组在曝气２ ｈ后ＣＯＤ 动，１．０ ｍｇ／Ｌ处达到最大值，与前述ＣＯＤ、ＴＰ变化趋势较 去除率出现波动（图２ ａ），原因有待进一步研究。曝气６ ｈ 为接近。原因可能与Ｍｎ 对微生物生化反应的毒性作用 后，系统ＣＯＤ去除率随重金属浓度的增加先升高后降低 机理和效果有关，即１．０ ｍｇ／Ｌ浓度Ｍｎ 对活性污泥而 （图２ Ｃ），ＣＯＤ的变化与ＭＬＳＳ情况类似，说明曝气一定 言，可能是生长的最适浓度，一旦超过这个最适浓度，毒 程度上能提高系统处理效果。可能是经过驯化后，污泥微 性作用即开始增大，从而降低系统的ＴＮ去除率。 生物更能适应重金属污染环境，有利于系统ＣＯＤ的去 除。 ３结论 ２．３重金属对出水ＴＰ的影晌 结果显示，曝气能改善污泥生长状态，使其适应中、高 不同曝气时间下ＴＰ去除率随重金属浓度的变化见 浓度（１，２ ｍｇ／Ｌ）重金属离子环境。可能原因是曝气影响 图３（ａ，ｂ，ｃ）。曝气２ ｈ，４ ｈ，６ ｈ后，ＴＰ去除率随Ｚｎ 、Ｍｎ 微生物呼吸系统和酶系统，使污泥絮体结构发生变化。与 浓度呈波动趋势，分别在１．０，０．５，０．５ ｍｇ／Ｌ浓度下波动到 此同时，重金属又会抑制原生动物胞外聚合物及自溶性 较高水平，说明活性污泥受ｚｎ 、Ｍｎ 毒害浓度的限值在 产物生长，阻碍矿物质循环，降低微生物活性，从而降低 ２ ｈ较高；而长时间运行后，微生物所受毒害的浓度限值 系统的生化处理能力，这种效应与重金属浓度的升高有 又降低到０．５ ｍｇ／Ｌ，表明为去除更多ＴＰ，重金属浓度不应 定关联，ＣＯＤ、ＴＰ、ＴＮ去除率均发生了下降。但在特定 一超过０．５ ｍｇ／Ｌ。曹相生等认为重金属ｚｎ 和Ｍｎ 对活性 浓度下，微生物会产生某种条件适应性，并表现出对水质 污泥的脱氢酶活性有重要影响，此影响与ＴＰ去除率变化 之间的关系还有待深入研究。同时，ＴＰ去除率随Ｐｈ 浓 度升高持续降低，后保持基本稳定，说明ＴＰ去除率与曝 气时间的长短无关，而与Ｐｈ 浓度有关，Ｐｈ 浓度越高， 微生物受到的毒害作用越强，导致ＴＰ去除率持续降低。 净化的促进作用。这种促进作用在Ｍｎ 浓度为１．０ ｍｇ／Ｌ 条件下尤为明显，同时也证实了孟雪征提出的Ｍｎ 在 ０．５～５ ｍｇ／Ｌ的浓度范围内存在着最适浓度这一观点。因 此，在进行活性污泥法处理污水时，需充分考虑重金属离 子浓度对出水水质的影响，并通过重金属预富集、延时曝 气、接种驯化等方式提高 污泥对重金属废水的处理 效果。 参考文献： 川杨军，郭广慧，陈同斌，等． ａ．曝气２ ｈ ｂ．曝气４ ｈ ｃ．曝气６ ｈ 中国城市污泥的重金属 含量及其变化趋势ＩＪｌ＿中 国给水排水，２００９，２５（１３） 图３不同曝气时间下重金属浓度与ＴＰ去除率之间的关系 ｌ２２－ｌ２４． ２．４重金属对出水ＴＮ的影响 不同曝气时间下ＴＮ随重金属浓度的去除率见图４ 【２】陈纯，何占航．重金属离子对活性污泥系统处理性能的影 （ａ，ｂ，ｃ）。分析可知，随ｚｎ 、Ｐｂ“浓度不断增大、曝气时间 一响［Ｊ］．河南化工，２００５，（２２）：１７—２０． ３］谢冰．重金属对活性污泥的影响【Ｊ】＿环境保护，２００４，２９（２）： 不断延长，ＴＮ去除率的整体变化趋势较为相近，这也进 ［ｌ３—１７． 步验证了重金属会对抑制活性污泥硝化反应的结论。 曝气４ ｈ，６ ｈ后，ＴＮ去除率整体先小幅上升，后逐步递 『４汪小明，４１严子春，施锦．金属离子对活性污泥法处理效能的 影Ｉｌｌ￣［Ｊ］．石油化工应用，２００８，２７（２）：１—３． 减，说明低浓度ｚｎ 、Ｐｈ 对活性污泥生化反应过程略有 促进，但浓度加大后，整体还是呈现生化反应减弱的趋 ［５】曹相生，龙腾跃，孟雪征，赖正宏．Ｍｎ 、Ｍｏ“和ｚｎ 对活性 污泥内胞外聚合物组分的影ｇ￣ｔＪ］，环境科学．２００４，２５（４）： 势，导致出水ＴＮ去除率下降。 ７０－７３． 在Ｍｎ 作用下曝气２ ｈ，ＴＮ去除率呈现明显的波 ［６】李娟英，赵庆祥，王静， 等．重金属对活性污泥微 生物毒性的比较研究『Ｊ１． 环境污染防治．２００９，３１ （１１）：１７－２５． 【７】孟雪征，赖震宏，龙腾 跃．金属离子对好氧活性 污泥活性的影响［Ｊ】．安全 ａ．曝气２ ｈ ｂ曝气４ ｈ ．ｃ．曝气６ ｈ 与环境学报．２００４：４（６）： ４３－４５． 图４不同曝气时间下重金属浓度与ＴＮ去除率之间的关系