過去人們普遍認(rèn)為活性污泥法不宜用來(lái)處理重金屬?gòu)U水，因?yàn)橹亟饘購(gòu)U水中有機(jī)物質(zhì)較少，而且重金屬對(duì)污泥中的微生物有很強(qiáng)的毒害作用。但近年的研究結(jié)果表明，通過改造現(xiàn)行的活性污泥法可以處理重金屬?gòu)U水?；钚晕勰喾ㄌ幚碇亟饘?gòu)U水主要是利用活性污泥中的細(xì)菌、原生動(dòng)物等微生物與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜形成的具有很強(qiáng)吸附分解能力的污泥顆粒來(lái)完成的。目前研究主要集中在活性污泥對(duì)重金屬吸附能力以及活性污泥處理重金屬?gòu)U水的機(jī)理等方面。
活性污泥處理重金屬?gòu)U水機(jī)理很復(fù)雜，通常認(rèn)為活性污泥對(duì)重金屬的作用包括沉淀，吸附和胞內(nèi)吸附等。
重金屬的沉淀機(jī)理
重金屬的沉淀主要是利用污泥中微生物新陳代謝產(chǎn)物與重金屬離子直接生成難溶性的沉淀，或?qū)⒅亟饘龠€原后再生成難溶性的沉淀，從而達(dá)到從水相去除的目的。用SRB處理重金屬?gòu)U水是近年發(fā)展很快的方法。其原理是利用SRB在厭氧條件下產(chǎn)生的H2S和廢水中的重金屬反應(yīng)，生成金屬硫化物沉淀以去除重金屬離子。Van等[9]研究以蔗糖作為有機(jī)源，利用SRB還原硫酸根，去除重金屬銅，鉛等重金屬離子，從而提出以下的反應(yīng)過程：
?、佼a(chǎn)酸菌將復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)分解生成氫和簡(jiǎn)單有機(jī)酸，如丙酸、乙酸等。
?、赟RB利用氫作為電子供體將硫酸根還原成負(fù)二價(jià)硫。
?、圬?fù)二價(jià)硫與重金屬離子生成難溶于水的金屬硫化物。
當(dāng)前對(duì)利用氫作為電子供體的SRB的研究比較多，但對(duì)其它類型SRB的研究則相對(duì)較少。加上影響SRB對(duì)硫酸根作用的因素眾多，這就使對(duì)SBR處理重金屬機(jī)制的研究變得復(fù)雜和艱難。目前研究還僅限于對(duì)單一菌種，多種細(xì)菌共存的體系還未見報(bào)道。研究多種細(xì)菌共存對(duì)處理效果影響以及其作用機(jī)制將是下一步研究的重點(diǎn)。
重金屬的吸附機(jī)理
重金屬的吸附是通過利用微生物本身結(jié)構(gòu)或其分泌物和代謝產(chǎn)物來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如動(dòng)膠菌、藍(lán)細(xì)菌等能夠產(chǎn)生胞外聚合物(ECP)，如多糖、糖蛋白、脂多糖等。革蘭氏陰性細(xì)菌分泌的胞外聚合物是由脂多糖、莢膜多聚糖和其他的蛋白質(zhì)等組成。這些分泌物在細(xì)胞表面上易于脫落。革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌所分泌的則是由脂磷壁酸、多聚糖和游離蛋白質(zhì)組成。這些胞外聚合物含有大量的陰離子基團(tuán)，如羧基、磷?；?、硫酸根等易與金屬離子結(jié)合。天然多聚糖上陽(yáng)離子能與水辮液中二價(jià)重金屬離子進(jìn)行離子交換，如藻酸鹽中K+，N a+,Ca2+,Mg2+就能夠與相應(yīng)的陽(yáng)離子如Co2+,Cu2+,Cd2+和Zn2+進(jìn)行交換，從而達(dá)到生物吸附重金屬的目的。Aksu等[10]還通過實(shí)驗(yàn)證明了C.Vulgari和Z.Ramigera是通過細(xì)胞壁的多聚糖上氨基和羧基與金屬之間韻吸附和配位作用來(lái)吸附銅的。但生物吸附機(jī)理仍不是十分清楚，當(dāng)前對(duì)其比較有影響的解釋是巴斯韋爾，麥金尼等所提出的粘液學(xué)說和含能說。
重金屬的胞內(nèi)積累機(jī)理
一般金屬離子要進(jìn)入細(xì)胞體必須經(jīng)過胞外結(jié)合與運(yùn)輸?shù)桨麅?nèi)兩個(gè)步驟[11]，前者迅遺且不需能量，后者緩慢并依賴能量及代謝系統(tǒng)調(diào)空。由于大部分的重金屬對(duì)微生物都有害，所以很難研究高濃度下重金屬的吸附機(jī)理。通常認(rèn)為重金屬進(jìn)入細(xì)胞膜的傳送機(jī)制與代謝作用必須的離子鉀、鎂、鈉的相類似。但當(dāng)有時(shí)相同電荷和離子半徑近似的重金屬離子共存時(shí)，這種傳送系統(tǒng)就可能會(huì)將這幾種共存金屬同時(shí)傳人到細(xì)胞體內(nèi)，使細(xì)胞新陳代謝功能出現(xiàn)障礙。如Cr(VI)在pH=7-9范圍內(nèi)主要以CrO42-的形式存在。而CrO42-，硫酸鹽和磷酸鹽結(jié)構(gòu)相似，較易經(jīng)過一般陰離子的傳輸渠道穿過細(xì)胞膜。在有還原性質(zhì)物質(zhì)存在的條件下，Cr(Ⅵ)作為電子受體，在酶的作用下，進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)還原。m.txfjt.com.cn
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