由图2可知,最初生物滤池对Cd2+的去除率为60%,随后逐渐提高,运行7 d后达到95%以上,运行20 d后,去除率稍有下降.这是由于生物滤池运行初期反冲洗过程中有一定的菌量流失,造成对Cd2+的去除率有所降低.但随着生物滤池运行的稳定,反冲洗过程对其影响逐渐变小,从第25 d至第46 d的运行中,进水Cd2+浓度在5 mg ˙L-1左右,出水可以达到0.1 mg ˙L-1,达到国家《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343-2010)中对Cd的排放要求.
由图3可知,在初始阶段为加快滤池内细菌的增殖,控制生物滤池进水COD在220~250 mg ˙L-1左右,出水COD为170 mg ˙L-1左右,大部分的COD未被消耗掉,培养10 d后COD的去除量增加,到达75 mg ˙L-1左右,说明生物滤池内SRB的菌量在增多且细菌的生物活性在增强,但大部分有机物仍未被消耗掉.从第10 d到第29 d,保持进水COD浓度不变,出水中COD维持在150 mg ˙L-1左右.运行30d后,降低进水中COD的浓度,出水浓度也随之降低,且由图2可知此时生物滤池对Cd2+的去除未降低,说明进水COD为70 mg ˙L-1左右时,可以完全维持生物滤池内SRB的菌量及活性,保证生物滤池对5 mg ˙L-1的Cd2+的去除.
由图4可知,在生物滤池运行初期,生物滤池对SO2-4的去除率较低,SO2-4的去除量维持在40~50 mg ˙L-1.当进水SO2-4为250 mg ˙L-1左右时,去除率只有10%~25%.从第41 d起,SRB还原SO2-4逐步增强,去除率也相应提高,生物滤池开始进入稳定期.
结合图2~4的分析可知,在连续46 d的运行中,生物滤池对Cd2+、 COD及SO2-4均具有一定的去除效果,且对2+去除率稳定在95%左右,对SO2-4和COD也有一定的去除效果,说明在运行初期该生物滤池在具备良好的去除Cd2+能力的同时也有一定的去除SO2-4及COD的能力.
2.2 进水Cd2+浓度对Cd2+去除的影响
Cd2+浓度的变化会引起Cd2+容积负荷的变化,当Cd2+容积负荷增大到某一值,超过生物滤池对Cd2+的处理能力时,可能出现生物滤池漏Cd2+的现象.由图5可知,在其他条件不变的前提下,进水Cd2+浓度的增加对于生物滤池对镉的去除效率有一定的影响.当进水Cd2+≤15 mg ˙L-1时,出水Cd2+≤0.1 mg ˙L-1,去除率≥99%,出水浓度达到国家《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343-2010)中对Cd的排放要求.在进水Cd2+>20 mg ˙L-1以后,生物滤池出现了严重的漏Cd2+现象,出水中Cd2+浓度从原来的0.1 mg ˙L-1以下逐步升高,随着进水Cd2+浓度的再次增加,出水中Cd2+浓度也逐步升高,若以进、 出水中Cd2+的浓度变化表示生物滤池的除Cd2+能力,则对应的Cd2+的去除量为18.2~20.3 mg ˙L-1,去除率也由99%以上下降到60%.虽然随着进水Cd2+浓度的升高,尽管出水中出现漏Cd2+现象及Cd2+的去除率不断降低,但Cd2+的绝对去除量可以维持20 mg ˙L-1左右,说明该生物滤池对高浓度含Cd2+废水仍有一定的去除效果.
图5 进水Cd2+浓度对Cd2+去除的影响
2.3 稳定运行期
在生物滤池运行初期后,进行了32 d的稳定运行.在稳定运行期间,生物滤池进水Cd2+为12.0~14.0 mg ˙L-1,COD为60~80 mg ˙L-1,SO2-4为250~300 mg ˙L-1,V=0.4 m ˙h-1,HRT=3 h.生物滤池中Cd2+、 COD和SO2-4浓度的变化情况如图6,7,8所示.
图6 稳定运行期生物滤池对Cd2+的去除效果
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