随着经济的发展,重金属的需求量迅速增长,Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)被广泛使用,同时随废水被排放出来。这两种重金属对活体细胞有毒,随废水流入生化系统后,会对系统中的微生物造成严重的损害,进而影响生化系统的各项生理功能,对废水处理造成严重后果。本研究以Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)为研究对象,采用水解酸化一接触氧化工艺对这类废水进行处理,重点研究了： 1、在厌氧-好氧串连同时启动的情况下反应器的快速启动； 2、Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)及混合重金属离子对生物膜系统中厌氧和好氧两段主要生理生化指标的影响； 3、重金属离子对生物膜系统中主要原生动物种类和数量等方面影响； 4、用扫描电镜对生物膜结构变化的微观观察； 5、利用醌指纹法研究生物膜系统中微生物群落多样性的变化； 6、对于受重金属影响的系统,比较不同的恢复方法的优劣。 采用固定进水有机负荷,逐步缩短HRT的方法对反应器进行启动,在温度为20℃左右时,15天左右就能达到较好的启动效果。总CODCr去除率达88％以上。水解酸化段的微型动物种类比较单一,以能生活在溶氧不足且高有机浓度的情况下的好氧及兼性厌氧微生物为主；接触氧化段的DO稳定在2～3之间,启动过程中微生物的数量按照游泳型纤毛虫-鞭毛虫-固着型纤毛虫-轮虫的顺序出现,生物膜厚度在40～2179 μm之间波动。 研究Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)对水解酸化、接触氧化两段的处理效果的影响,试验结果表明,系统可以承受的最高负荷是Cr(Ⅵ)为50mg/L,Cu(Ⅱ)为8mg/L。CODCr去除率从89％分别降至53.6％和45.9％。pH值可以迅速、较准确地反映微生物的水解酸化情况。水解酸化段微生物由5.3×105CFU/mL分别降至3×105CFU/mL和4.1×105CFU/mL,出水色度最高分别为90倍和54倍。两种重金属离子同时存在时,两者分别发生作用,除色度外,相互间无影响。 两种重金属对接触氧化池中微生物的毒害作用主要表现在限制其呼吸作用,这导致钟虫、轮虫等好氧微生物的数量骤减,而草履虫等微好氧微生物及兼性好氧微生物则可以存活,只是在不同浓度时数量有所差别。可以利用钟虫、草履虫做为指示性微生物。生物膜可以通过膜上的空隙、丝状菌和微生物分泌的胞外多聚物特别是蛋白质吸附、粘结重金属离子。 对微生物的多样性和均匀性的分析表明,生物膜中微生物的多样性小于活性污泥中微生物的多样性。当Cr(Ⅵ)升至50mg/L时,甲基萘醌和泛醌的多样性分别从6.9876和7.3289降至2.6788和1.8066;当Cu(II)升至8mg/L时,甲基萘醌和泛醌的多样性分别降低9.4％和50.75％。对氧需求量不高的含低支链的甲基萘醌和泛醌如MK-4、MK-5(2)和UQ-4的微生物在最后会形成优势种群,对重金属离子有较强的耐受性和适应性。 延长曝气时间,能使总CODCr去除率得到保证,但是同时出水中的SS也增加了,而且延长曝气时间不能使受到Cu(II)损害的生物膜系统得到恢复。增加污泥浓度可以很好的恢复受重金属损害的生物膜系统,而且可以利用剩余污泥。恢复数据可以证明,Cu(II)与Cr(VI)毒害生物膜系统的机制是不同的。Cr(VI)与生物膜的结合较为松,很容易被有机物置换出。Cu(II)与生物膜的结合较为牢固,有可能已迁移至微生物细胞内部。这不仅是其毒性强过Cr(VI),也是不能只通过延长曝气时间来恢复受损系统的原因。