磁性气泡石载体生物膜系统的除磷机理研究

随着科学技术的发展与人民生活水平的提高,生活污水的富营养化现象越来越严重,而其中磷是主要的因素。生物膜法中的磁性载体具有低能耗,容易回收等优点被广泛研究和应用,故使用磁性载体除磷可以成为一种高效的除磷方法。论文以东北师范大学净月校区校园生活污水为研究对象,利用磁流体与气泡石为原料,制作了一种新型磁性载体,并将该载体用于生物膜法处理生活污水的试验研究。在生物膜法处理校园污水的过程中,分别对磁性气泡石装置和普通气泡石装置中的总磷,无机磷以及有机磷的去除效率进行测定,研究了装置中磷的去除形式,而且分别对生物膜中聚磷菌的吸附机理以及载体本身的吸附机理进行了研究,最后得出以下结论:(1)实验结果表明,磁性气泡石装置比普通气泡石装置对总磷、无机磷与有机磷的平均去除效率分别高出9.99%、17.75%、1.39%。(2)在磁性气泡石装置中分离出四种聚磷菌为产碱杆菌,产碱假单胞菌,柠檬酸杆菌,成团泛菌;在普通气泡石装置中分离出三种聚磷菌为粘质沙雷氏菌,恶臭假单胞菌,柠檬酸杆菌。对两个装置中聚磷菌菌体含磷量进行测定,发现磁性装置中的菌体含磷量比普通装置平均要高0.87%。(3)通过对生长曲线与摄磷效率的相关性分析可知,两者有着显著的相关性,由此可知聚磷菌对磷的去除效果与细菌的生长有关。同时对菌体的数量以及生长速度进行研究,结果发现磁性不仅提高了聚磷菌的数量同时还能够提高聚磷菌的生长速度,使细菌提前进入对数生长期。(4)通过聚磷菌对磷酸根的吸附等温曲线以及对细菌吸附前后进行了电镜扫描,并结合EDS能谱分析。结果可知,磁性装置中聚磷菌的吸附容量比普通装置要高1.448mg/L,且聚磷菌对废水中磷的吸附机理主要是其表面的吸附作用与离子交换的共同作用。(5)通过对载体本身进行吸附等温实验和吸附动力学实验,可知Langmuir吸附等温模型能更合理的描述两种气泡石吸附过程,而且磁性气泡石的最大饱和吸附容量为31.269mg/g大于普通气泡石的21.359mg/g。且通过XRD与FR-IT分析可知,磁性气泡石对水中磷酸盐的吸附机理是物理吸附和化学沉淀的共同作用,普通气泡石对水中磷酸盐的吸附机理是物理吸附的作用结果。

生活污水; 生物膜; 磁性; 磷; 吸附机理;

林山杉;

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