銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專(zhuān)家，提供污水處理解決方案
近年來(lái)，采用生物吸附劑對(duì)重金屬?gòu)U水處理有良好的效果，大多數(shù)生物吸附劑都是以生物絮狀體形式存在的懸浮微生物，易于分散在液相中，因此吸附后的難題是如何快速實(shí)現(xiàn)吸附劑與處理介質(zhì)的固液分離。好氧顆粒污泥吸附劑是典型的生物吸附劑，除了具備一般生物吸附劑的優(yōu)點(diǎn)外，還具有特殊的生物體結(jié)構(gòu)特征；顆粒比重比水大，具有優(yōu)異的沉降性能，可以克服傳統(tǒng)生物吸附劑在吸附后不易與水分離的缺點(diǎn)。
1、好氧顆粒污泥去除重金屬機(jī)理
好氧顆粒污泥對(duì)重金屬的去除機(jī)理較為復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究主要是通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室采用模擬法進(jìn)行研究，重點(diǎn)針對(duì)好氧顆粒污泥對(duì)含單一重金屬離子廢水的去除行為及機(jī)理，對(duì)不同種重金屬離子共存的廢水則研究較少。好氧顆粒污泥對(duì)重金屬離子的去除主要通過(guò)胞外聚合物吸附、離子交換、金屬螯合、化學(xué)沉淀等。HuiXu等研究表明：好氧顆粒污泥對(duì)Ni2+的去除機(jī)理主要通過(guò)離子交換過(guò)程，同時(shí)胞外多聚物EPS和細(xì)胞壁基團(tuán)內(nèi)含有的O、N、S、P等原子可以和重金屬離子形成螯合物或絡(luò)合物，使得重金屬離子得到去除。因此好氧顆粒污泥細(xì)胞和EPS對(duì)重金屬離子的有機(jī)絡(luò)合是顆粒污泥吸附重金屬離子的重要方式。
微生物去除重金屬離子的過(guò)程一般是多種機(jī)理共同作用的結(jié)果。重金屬離子可能在微生物表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)而去除，有些離子可能會(huì)因沉淀或揮發(fā)而去除。通過(guò)其它方式去除的重金屬離子一般較為次要，實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)難度較大，對(duì)于好氧顆粒污泥的去除機(jī)理有待進(jìn)一步研究證實(shí)。
2、好氧顆粒污泥去除重金屬的影響因素
(1)pH值。
pH值是影響好氧顆粒污泥去除重金屬離子的重要因素，其主要是改變基團(tuán)的荷電特征和污泥的表面電位。HuiXu、YuLiu等研究發(fā)現(xiàn)：初始pH值對(duì)好氧顆粒污泥對(duì)Ni2+的去除率起重要作用，并影響好氧顆粒污泥zeta電位。
(2)接觸時(shí)間。
好氧顆粒污泥對(duì)重金屬吸附過(guò)程一般分為快速吸附和慢速吸附兩個(gè)階段。沈祥信研究發(fā)現(xiàn)：好氧顆粒污泥去除Cu2+、Cd2+、Zn2+和Pb2+金屬離子平衡時(shí)間約為2h；同時(shí)研究對(duì)Pb2+的去除效果表明：好氧顆粒污泥對(duì)Pb2+的去除過(guò)程是快速吸附行為，其中前5min的吸附量就達(dá)到最大吸附量的75.0%。增加好氧顆粒污泥與重金屬?gòu)U水的接觸時(shí)間在一定程度上可以提高去除效果，但在實(shí)際工程應(yīng)用中意味著需要提高反應(yīng)器的容積，從經(jīng)濟(jì)效應(yīng)上考慮有待進(jìn)一步探討。
(3)好氧顆粒污泥粒徑。
好氧顆粒污泥的粒徑大小對(duì)去除效果影響較大，吸附劑粒徑過(guò)大過(guò)小都不利于吸附效果，粒徑大小主要影響顆粒吸附劑的比表面積或有效吸附面積。同等情況下，一般粒徑小的顆粒污泥具有較大的比表面積，其單位重量吸附劑的有效吸附位點(diǎn)數(shù)較多，但同時(shí)影響到好氧顆粒污泥的EPS含量。
(4)溫度。
微生物細(xì)菌對(duì)重金屬離子的吸附過(guò)程可能是放熱反應(yīng)也可能是吸熱反應(yīng)，其受反應(yīng)體系的溫度影響較大。溫度主要通過(guò)影響吸附劑的生理代謝活動(dòng)、基團(tuán)吸附熱動(dòng)力學(xué)和吸附熱容等因素，進(jìn)而影響吸附效果。
(5)好氧顆粒的離子濃度(C0/X0)。
有效吸附位點(diǎn)數(shù)是表征好氧顆粒污泥活性的一個(gè)重要參數(shù)，與好氧顆粒污泥的重量有關(guān)，同時(shí)與溶液中重金屬離子濃度有關(guān)，單位質(zhì)量好氧顆粒污泥其吸附容量是一定的，所以好氧顆粒的離子濃度(Co/Xo)是決定其去除效果的關(guān)鍵因素。LiuY，YangSF等研究發(fā)現(xiàn)：一定質(zhì)量的好氧顆粒污泥對(duì)Zn2+的吸附能力與鋅離子的初始濃度(C0)和顆粒濃度(X0)有關(guān)，并且成一定的線性關(guān)系。
(6)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與代謝底物。
好氧顆粒污泥微生物去除重金屬離子過(guò)程是耗能反應(yīng)，溶液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的存在有利于促進(jìn)微生物代謝活動(dòng)，增強(qiáng)去除效果，同時(shí)產(chǎn)生一定的代謝底物。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中存在的有價(jià)離子及微生物代謝產(chǎn)生的底物可能同重金屬離子發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)，對(duì)好氧顆粒污泥的吸附效果產(chǎn)生影響。微生物在不同濃度葡萄糖溶液中對(duì)重金屬離子的去除效果早有相關(guān)報(bào)道，Norris研究發(fā)現(xiàn)微生物在加入10mol葡萄糖溶液后可增加對(duì)Cd2+和Co2+的吸附量。
(7)共存離子。
微生物對(duì)溶液中不同重金屬離子的去除過(guò)程存在著競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)，不同金屬離子與好氧顆粒污泥的吸附位點(diǎn)的親和力不一樣，故共存離子的存在勢(shì)必影響好氧顆粒污泥對(duì)目標(biāo)離子的去除效果。
(8)其它影響因素。
好氧顆粒污泥去除重金屬離子是一個(gè)多種因素綜合作用的過(guò)程，其受到眾多因素的影響，如水力剪切力、曝氣量、污泥齡、代謝抑制因子等。目前好氧顆粒污泥的培養(yǎng)方法有多種，培養(yǎng)過(guò)程直接影響污泥的理化特征及微生物菌群分布，而不同的菌群是影響其吸附效果的一個(gè)重要因素。
好氧顆粒污泥處理重金屬?gòu)U水的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，要結(jié)合好氧顆粒污泥本身的特性，加強(qiáng)工藝流程和反應(yīng)器開(kāi)發(fā)，并利用實(shí)際廢水進(jìn)行研究，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)化提供理論指導(dǎo)和實(shí)際參考。
