为了更清楚地了解生物滤池Cd2+、 COD、 SO2-4的浓度变化情况,对生物滤池沿进水方向每隔10 cm取样,检测Cd2+、 COD、 SO2-4的浓度,结果如图9所示.从中可见,生物滤池对Cd2+、 COD、 SO2-4的去除均是沿层变化的,且大部分均在生物滤池的上半层被去除掉.在进水端60 cm的范围内生物滤池对Cd2+、 COD、 SO2-4的去除率分别为96.41%、 54.18%、 68.38%,分别占总去除率的96.41%、 91.25%和88.55%.SRB在去除Cd2+的同时消耗COD和SO2-4,由图9可知,在每层中Cd2+、 COD、 SO2-4的减少趋势基本一致,且去除量均在前60 cm滤层中,说明在本试验中SRB主要集中在生物滤池的进水端,尤其在前60 cm的滤层中.滤池下半段可能由于COD含量过少,造成SRB的菌量不足,从而未发挥SO2-4还原作用.所以该生物滤池在此滤速下运行可以降低生物滤池的高度,以达到更加经济的运行效果.
图9 不同厚度滤层对Cd2+、 COD、 SO2-4的去除效果
2.4 滤池V对Cd2+去除效果的影响
在生物滤池运行初期及稳定期滤速V=0.4 m ˙h-1,生物滤池对Cd2+有稳定的去除效果.由图9可知生物滤池的下半部分滤层未全部发挥作用,生物滤池是一个动态平衡的系统,可以采用提高V的方式增加对生物滤池滤层的利用.在此阶段研究V对生物滤池除Cd2+的影响,较低的V有利于Cd2+与S2-的结合及滤池对难溶的金属硫化物的截留,但生物滤池的处理效率较低,因此合理的V不仅可以保证对Cd2+的良好去除还能提高生物滤池的处理效率[24, 25].由图10可知,保证进水Cd2+在12 mg ˙L-1左右,V<0.6 m ˙h-1时,生物滤池对Cd2+有良好的去除效果,但V≥0.8 m ˙h-1时,生物滤池出现严重漏Cd2+现象,但仍有一定的去除效果.其原因可能是因为较高的V导致Cd2+短时间内不能与生成的S2-有效地结合生成难溶的金属硫化物,且随着V的提高,单位容积内S2-的生成量减少,从而造成生物滤柱漏Cd2+.所以在本试验条件下,V<0.6 m ˙h-1时生物滤池对Cd2+有良好的去除且滤池本身也得到充分利用.
图10 滤速对滤池出水中Cd2+浓度的影响
3 试验工艺分析
本试验所采用的是模拟一级生物滤池去除含Cd2+废水的工艺,采用包埋固定化技术实现了硫酸盐还原生物滤池的快速生物驯化.此工艺的关键是将SO2-4还原、 金属硫化物生成及去除在同一个反应器中实现,避免了生成的金属硫化物难沉降的问题.该单级过滤工艺处理流程短,占地面积小,成本低,对含Cd2+废水处理效果好,应用前景良好.具体参见污水宝商城资料或http://www.dowater.com更多相关技术文档。 4 结论
(1)在18.0~22.3℃条件下,采用细胞固定化技术将SRB与沸石制成生物载体,利用生物滤池的工艺形式稳定实现了对废水中Cd2+、 SO2-4及COD的良好去除.说明该生物滤池有较好的应用价值.
(2) 进水Cd2+浓度对生物滤池去除Cd2+有一定的影响.V=0.4 m ˙h-1时,生物滤池对进水Cd2+≤15 mg ˙L-1的废水处理效果最佳,Cd2+的去除率≥99%.
(3)在稳定期生物滤池对Cd2+、 SO2-4及COD的去除率分别达到99%、 75%和50%以上,且出水Cd2+浓度≤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,实现了对含Cd废水的稳定去除.
(4)在稳定运行期间,滤池沿层对Cd2+、 SO2-4及COD的去除集中在60 cm以上的滤料范围内,其中对Cd2+、 COD、 SO2-4的去除率分别为96.41%、 54.18%、 68.38%.说明该生物滤池并未完全发挥作用,有更大的处理潜力.
(5) V是影响生物滤池去除Cd2+的重要因子.V<0.6 m ˙h-1时,生物滤池对Cd2+有高效的去除效果,V≥0.8 m ˙h-1时,生物滤池出现严重的漏Cd2+现象.
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