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铅锌选矿废水中不仅含Pb、Zn等重金属,还含乙基黄原酸钾(PEX)等难降解的有机浮选药剂,其传统处理方法主要是针对重金属的混凝沉淀法,但较难有效去除浮选药剂。本文选取水口山康家湾铅锌选矿厂的选矿废水作为研究对象,通过在实验室模拟的条件下,对铅锌选矿废水中的典型重金属Pb、Zn进行BP35生物静态吸附性能和机理的研究,并在此基础上开发以曝气生物滤池(BAF)技术为核心的铅锌选矿废水处理工艺,探索该工艺处理选矿废水的可行性,以期该技术能在实际选矿废水治理中得以应用。
BP35静态吸附Pb、Zn的过程可分为快速吸附和慢速吸附两个阶段,准二级动力学模型能较好地描述该过程。当温度为35℃时,BP35对Pb和Zn的饱和吸附量分别为64.10mg/g和29.33mg/g。Cu2+对Pb、Zn吸附量的影响较大,在含有四种金属“Pb+Zn+Cu+Cd”体系中,Pb和Zn的吸附量分别比单一体系中的吸附量下降了43.93％和69.38%。
结合Zeta电位、EDX、FTIR、XPS、形态提取等分析手段,初步得出BP35吸附Pb、Zn的机理,主要包括表面络合、离子交换和无机微沉淀等作用。生物表面的羧基、酰胺基、羟基、氨基等基团在吸附去除重金属离子过程中发挥了重要作用。
进水中的金属浓度、PEX浓度和间甲酚(m-cresol)浓度对Zn-BAF的影响较Pb-BAF大。初步选定了较优的BAF工艺运行参数:进水TOC浓度为65mg/L,水力停留时间(HRT)为18h。(Pb+Zn)-BAF稳定运行时,对Pb、Zn、PEX、m-cresol、TOC的去除率分别为:81.87%～91.56%、82.27%～89.45%、94.1%～97.30%、99.49%～100%、82.30%～92.38%,且研究结果表明(Pb+Zn)-BAF具有一定的抗冲击性能。
Pb-BAF、Zn-BAF和(Pb+Zn)-BAF内的生物量分别为12.5g/L、21.5g/L和14.9g/L,3个BAF内生物相均较丰富。PCR-DGGE结果表明,(Pb+Zn)-BAF与Pb-BAF的生物相似性指数较高,达0.82;Pb-BAF内的物种丰度最高,其次为(Pb+Zn)-BAF。Pb-BAF内的优势菌种是Flavobacterium cucumis、Brevundimonassp.、Hyphomicrobium sp.、Rhodobacter sp.,Zn-BAF内的优势菌种是Acinetobacterjunii、Delftia sp.、Acinetobacter sp.,(Pb+Zn)-BAF内的优势菌种是Boseathiooxidans、Alpha proteobacterium。