论文部分内容阅读
生物处理是目前废水处理的重要手段之一。微生物在降解废水基质的同时,会产生一类大分子物质—溶解性微生物产物(soluble microbial products,SMP),是运行良好的生物处理系统出水中残留的化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的主要组分,它的存在决定了系统对COD的去除效率,直接关系着出水能否达到排放标准。本论文系统研究了废水处理过程中SMP的形成规律及影响因素,深入探讨了SMP的螯合特性,探索了活性污泥及其胞外多聚物(Extracellular polymeric substances , EPS)对典型药物及个人护理品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)的吸附作用。主要研究内容和研究结果如下:1.应用响应曲面方法(response surface methodology,RSM)结合灰关联分析(grey relational analysis,GRA)研究进水底物浓度,氨氮浓度,温度和曝气速率对SMP生成的影响。研究结果表明:当在优化的操作条件下(碳源浓度654.8mgCOD/L,氨氮浓度23.9mg/L,温度13.7℃,曝气速率0.1m3/h),可以得到较小的SMP产出量为7.5mg/L。这四个因素对SMP产出的影响权重遵循:温度>碳源浓度>曝气速率>氨氮浓度。多糖是出水SMP的主要组成部分。2.用三维激发发射矩阵(Three-dimensional excitation-emission matrix,EEM)荧光猝灭结合自加权交替三线性分析(self-weighted alternating trilinear decomposition,SWATLD)研究了SMP与三种常见金属(Cu2+,Al3+,Fe3+)间的相互作用。结果表明:SMP中的蛋白和腐殖类物质对于这三种金属都有很强的络合作用,且对Cu2+>Al3+>Fe3+。相比较腐殖质,蛋白对这几种金属有更强的亲和性;SMP与金属的络合反应受溶液pH值影响明显。在偏中性条件下SMP的络合性能较强,而在过酸过碱条件下,均不利于络合反应的进行。离子强度对SMP的络合性能影响较为复杂,在不同的离子强度区域内产生不同的影响。3.从热力学和动力学角度研究了污泥絮体及其EPS对三氯生(Triclosan,TCS)的吸附作用,并初步探索了三氯生对微生物体系的影响。研究发现:活性污泥絮体对三氯生的吸附过程符合Lagergren动力学模型和Freundlich吸附模型;EPS通过疏水性作用吸附三氯生,属于物理吸附范畴;LB(Loosely bound)-EPS,TB(Tightly bound)-EPS与三氯生发生疏水性作用的基团有所不同,TB对于三氯生的结合能力略强于LB,结合作用受pH的影响不明显;三氯生在短时间内对微生物毒性不明显,一定程度上能够提高新陈代谢,同时会刺激微生物分泌更多的SMP。