菌藻颗粒污泥对含镉废水去除机理探究

摘要

为探究菌藻颗粒污泥（ABGS）在处理含镉废水方面的应用，采用光序批式反应器（PSBR）处理模拟含镉废水，并观察处理过程中的污染物处理效果、污泥理化特性、表面官能团以及微生物群落结构的变化，从而分析其处理含镉废水过程中的深层次去除机理。实验结果表明，ABGS对含镉废水有良好的去除效果，其中COD、TN以及Cd²⁺的去除率分别达到88.14%、76.15%和93.40%。准二级动力学模型分析表明，ABGS对Cd²⁺的去除主要是化学吸附，胞外聚合物（EPS）在重金属吸附中发挥关键作用。通过对ABGS进行FTIR和XPS表征，结果表明，其表面的C—O、C—N和C=O等官能团能够与Cd²⁺发生相互作用，在颗粒表面形成沉淀/络合物，进而实现对Cd²⁺的化学吸附。在低浓度Cd²⁺刺激下，ABGS中EPS分泌量从98.96 mg/g增至144.37 mg/g,表现出高抗毒性，但过高浓度Cd²⁺会抑制其EPS的分泌，破坏颗粒稳定性。微生物群落分析显示，在Cd²⁺刺激下，norank＿f＿Microscillaceae、norank＿f＿Saprospiraceae的丰度增加，这些菌是主要的EPS产生菌，会进一步促进EPS分泌，抵御重金属毒性。综上所述，ABGS在处理含Cd²⁺废水中展现出显著的Cd²⁺、有机物和氮去除能力和颗粒稳定性。该结果为ABGS处理实际含Cd²⁺废水的长期稳定运行提供了重要理论基础和实践指导。

关键词

污水处理 / 菌藻颗粒污泥 / 含镉废水 / 吸附特性 / 机理分析