過去人們普遍認(rèn)為活性污泥法不宜用來處理重金屬廢水，因為重金屬廢水中有機物質(zhì)較少，而且重金屬對污泥中的微生物有很強的毒害作用。但近年的研究結(jié)果表明，通過改造現(xiàn)行的活性污泥法可以處理重金屬廢水。活性污泥法處理重金屬廢水主要是利用活性污泥中的細菌、原生動物等微生物與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜形成的具有很強吸附分解能力的污泥顆粒來完成的。目前研究主要集中在活性污泥對重金屬吸附能力以及活性污泥處理重金屬廢水的機理等方面。
活性污泥處理重金屬廢水機理很復(fù)雜，通常認(rèn)為活性污泥對重金屬的作用包括沉淀，吸附和胞內(nèi)吸附等。
重金屬的沉淀機理
重金屬的沉淀主要是利用污泥中微生物新陳代謝產(chǎn)物與重金屬離子直接生成難溶性的沉淀，或?qū)⒅亟饘龠€原后再生成難溶性的沉淀，從而達到從水相去除的目的。用SRB處理重金屬廢水是近年發(fā)展很快的方法。其原理是利用SRB在厭氧條件下產(chǎn)生的H2S和廢水中的重金屬反應(yīng)，生成金屬硫化物沉淀以去除重金屬離子。Van等[9]研究以蔗糖作為有機源，利用SRB還原硫酸根，去除重金屬銅，鉛等重金屬離子，從而提出以下的反應(yīng)過程：
?、佼a(chǎn)酸菌將復(fù)雜有機物質(zhì)分解生成氫和簡單有機酸，如丙酸、乙酸等。
?、赟RB利用氫作為電子供體將硫酸根還原成負二價硫。
③負二價硫與重金屬離子生成難溶于水的金屬硫化物。
當(dāng)前對利用氫作為電子供體的SRB的研究比較多，但對其它類型SRB的研究則相對較少。加上影響SRB對硫酸根作用的因素眾多，這就使對SBR處理重金屬機制的研究變得復(fù)雜和艱難。目前研究還僅限于對單一菌種，多種細菌共存的體系還未見報道。研究多種細菌共存對處理效果影響以及其作用機制將是下一步研究的重點。
重金屬的吸附機理
重金屬的吸附是通過利用微生物本身結(jié)構(gòu)或其分泌物和代謝產(chǎn)物來實現(xiàn)的，如動膠菌、藍細菌等能夠產(chǎn)生胞外聚合物(ECP)，如多糖、糖蛋白、脂多糖等。革蘭氏陰性細菌分泌的胞外聚合物是由脂多糖、莢膜多聚糖和其他的蛋白質(zhì)等組成。這些分泌物在細胞表面上易于脫落。革蘭氏陽性細菌所分泌的則是由脂磷壁酸、多聚糖和游離蛋白質(zhì)組成。這些胞外聚合物含有大量的陰離子基團，如羧基、磷酰基、硫酸根等易與金屬離子結(jié)合。天然多聚糖上陽離子能與水辮液中二價重金屬離子進行離子交換，如藻酸鹽中K+，N a+,Ca2+,Mg2+就能夠與相應(yīng)的陽離子如Co2+,Cu2+,Cd2+和Zn2+進行交換，從而達到生物吸附重金屬的目的。Aksu等[10]還通過實驗證明了C.Vulgari和Z.Ramigera是通過細胞壁的多聚糖上氨基和羧基與金屬之間韻吸附和配位作用來吸附銅的。但生物吸附機理仍不是十分清楚，當(dāng)前對其比較有影響的解釋是巴斯韋爾，麥金尼等所提出的粘液學(xué)說和含能說。
重金屬的胞內(nèi)積累機理
一般金屬離子要進入細胞體必須經(jīng)過胞外結(jié)合與運輸?shù)桨麅?nèi)兩個步驟[11]，前者迅遺且不需能量，后者緩慢并依賴能量及代謝系統(tǒng)調(diào)空。由于大部分的重金屬對微生物都有害，所以很難研究高濃度下重金屬的吸附機理。通常認(rèn)為重金屬進入細胞膜的傳送機制與代謝作用必須的離子鉀、鎂、鈉的相類似。但當(dāng)有時相同電荷和離子半徑近似的重金屬離子共存時，這種傳送系統(tǒng)就可能會將這幾種共存金屬同時傳人到細胞體內(nèi)，使細胞新陳代謝功能出現(xiàn)障礙。如Cr(VI)在pH=7-9范圍內(nèi)主要以CrO42-的形式存在。而CrO42-，硫酸鹽和磷酸鹽結(jié)構(gòu)相似，較易經(jīng)過一般陰離子的傳輸渠道穿過細胞膜。在有還原性質(zhì)物質(zhì)存在的條件下，Cr(Ⅵ)作為電子受體，在酶的作用下，進行細胞內(nèi)還原。level-sensors.com
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