藻類生物膜去除污水中Zn2+的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、當(dāng)前,重金屬廢水的環(huán)境污染問題已經(jīng)成為一個(gè)世界性的難題,探索和研究有效實(shí)用的重金屬去除技術(shù)始終為環(huán)保學(xué)者所關(guān)注。藻類生物膜技術(shù)作為一種新型的生物膜方法,已經(jīng)被許多研究者用于氮磷廢水的處理,并取得了很好的效果。但將藻類生物膜應(yīng)用于重金屬廢水治理的研究則鮮見報(bào)道。本文利用優(yōu)選的絲狀藻類鞘藻作為吸附材料,構(gòu)建藻類生物膜應(yīng)用于重金屬廢水處理,研究了重金屬離子濃度對藻類生物膜生長生理特性的影響,并對藻類生物膜重金屬去除效果、反應(yīng)動力學(xué)及其影響因素

2、進(jìn)行了分析,初步探索了藻類生物膜重金屬去除機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:
　　一、Zn2+濃度對藻類生物膜生長及生理特性的影響
　　1)Zn2+濃度對鞘藻生物膜的生長有一定的影響,濃度為5mg/L的Zn2+對鞘藻的葉綠素含量有明顯的促進(jìn)作用,當(dāng)濃度增大至20mg/L時(shí),鞘藻生長受到明顯的抑制作用,使藻細(xì)胞開始死亡,葉綠素含量迅速降低。
　　2)Zn2+對鞘藻生物膜中的酶表現(xiàn)出不同的作用,鞘藻中超氧化物歧化酶(SOD)含量隨著

3、Zn2+含量的升高明顯受到抑制。而濃度低于10mg/L時(shí),Zn2+對鞘藻中硝酸鹽還原酶有明顯的促進(jìn)作用。
　　3)Zn2+對鞘藻細(xì)胞中蛋白質(zhì)的含量有一定的影響,實(shí)驗(yàn)初期,各組藻體中蛋白質(zhì)的含量均有增加,但隨之又均有降低。各實(shí)驗(yàn)組在實(shí)驗(yàn)前兩天對胞外多聚糖含量有明顯的促進(jìn)作用,尤其是處理的最高Zn2+濃度20mg/L時(shí),其胞外多聚糖含量最高,為對照的1.4倍。
　　二、藻類生物膜處理含Zn2+廢水的反應(yīng)動力學(xué)及影響因素分析。

4、r>　　1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,鞘藻生物膜在吸收Zn2+的過程分為三個(gè)階段,分別是適應(yīng)階段,快速吸收階段和吸收平衡階段,其中在快速吸收附階段符合Langmuir定律,并得到一級反應(yīng)動力學(xué)方程:lnC=-0.097t+3.0139;R2=0.9864。
　　2)鞘藻生物膜在不同的Zn2+初始濃度下有不同的去除效果,當(dāng)Zn2+濃度為3.0mg/L時(shí),去除率最高為90.34％,其次是當(dāng)Zn2+濃度為10mg/L時(shí),去除率為90.01％,當(dāng)Zn

5、2+濃度增大到40mg/L時(shí),去除率降至54.80％。
　　3)不同的初始pH值對鞘藻生物膜去除Zn2+的效率有不同的影響,其中當(dāng)初始pH值為7.0時(shí),Zn2+的去除率達(dá)到最大,為89.89％。
　　三、藻類生物膜處理含Zn2+模擬廢水的效果及其機(jī)理。
　　1)在動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)中,鞘藻生物膜對Zn2+有很好的去除效果,在模擬Zn2+廢水濃度大約為10mg/L的情況下,出水Zn2+的平均濃度為0.2471mg/L,平均去除

6、率為97.70％。出水Zn2+濃度達(dá)到鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB25466-2010)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　2)通過藻類生理生長特性分析發(fā)現(xiàn),藻類生物膜反應(yīng)系統(tǒng)中,藻體保持不斷的更新狀態(tài),葉綠素含量持續(xù)增長,SOD和硝酸鹽還原酶適應(yīng)Zn2+濃度發(fā)生不斷變化,此外,藻體合成的蛋白質(zhì)和胞外多聚糖也有利于藻類生物膜更好地適應(yīng)含Zn2+的廢水環(huán)境。
　　3)SEM分析表明,藻類生物膜在重金屬離子的刺激下能分泌大量的胞外聚合物,