重金属离子对污水生物处理影响的研究进展及展望

重金属离子对污水生物处理影响的研究进展及展望刘玉年1,2,印华斌1,赵丽1(1.河海大学环境科学与工程学院,江苏南京210098;2.水利部淮河水利委员会,安徽蚌埠233000)摘要介绍重金属离子对城市污水生物处理效果、污泥结构及特性、污泥微生物生化反应动力学的影响,以及对污泥微生物毒性表征测定方法等方面的国内外研究现状和进展,并指出研究中存在的问题和有待于进一步深入研究的问题。关键词重金属;污水处理;微生物;影响;综述中图分类号X52文献标识码A文章编号0517-6611(2008)18-07893-03ReviewandProspectofResearchontheInfluencesofHeavyMetalIonsontheBiologicalTreatmentofWastewaterLIUYu-nianetal(CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,HohaiUniversity,Nanjing,Jiangsu210098)AbstractTheinfluencesofheavymetalionsonthebiologicaltreatmenteffectofurbanwastewater,sludgestructureandcharacteristics,biochemicalre-actionkineticsofmicroorganisminsludge,andthestatusandadvanceofdomesticandinternationalresearchesonaspectssuchasdeterminationmethodoftoxiccharacterizationofsludgemicroorganismwereintroduced.Andtheproblemsexistinginresearchandthatneedmoredeeperresearcheswerepointedout.KeywordsHeavymetal;Wastewatertreatment;Microorganism;Influences;Review�基金项目现代水利科技创新项目(XDS2007-01)。作者简介刘玉年(1966-),男,安徽天长人,高级工程师,从事水生态和水污染控制方面的研究。收稿日期2008-04-14城市污水是城市发展的产物,随着城市经济发展规模的迅速扩大,污水排放量持续增长,水质越来越差。为了控制水体污染,城市污水处理厂将会逐渐建成运行。目前,国内外普遍采用的城市污水处理方法包括物理、化学、物化和生物处理等;其中,生物处理被公认为是城市污水处理的最经济有效的途径。国内外采用的污水生物处理技术类型主要有普通曝气法活性污泥处理工艺(二级处理)、A/O及A/A/O工艺、氧化沟工艺、AB工艺、SBR工艺、氧化塘工艺等[1]。就我国大多数城市的排水系统而言,下水道不仅输送生活污水还输送工业废水,由这两者所组成的城市混合污水中,不可避免地含有一定浓度的重金属盐类[2]。在污水生物处理中,微生物是有机污染物的重要分解者,重金属离子(尤其是一些非生物学意义的重金属离子)的存在首先会对活性污泥微生物的生理生化活性产生影响,消除敏感种或个体,进而影响活性污泥微生物群落的结构,并最终导致污水生物处理效率降低乃至出现事故[3-4]。因此,研究重金属离子对活性污泥系统的功能以及处理废水能力的影响,探讨重金属离子对污水处理功能菌群的酶反应动力学的影响,对于污水生物处理系统的调控和功能的恢复具有重要的理论价值和实践指导意义。1对污水处理效果方面的研究某些金属离子是微生物生长的必需元素,当处于痕量水平时可促进微生物的生长,并且菌体会通过各种生理代谢机制维持所需金属离子在体内的动态平衡[5-6];但是当其含量超过一定浓度时,则会对微生物具有毒性,甚至会导致菌体死亡,如Cu2+是多种生物过程的基本辅酶,但是当Cu2+过量时会产生活性氧化物,与生物大分子(如,蛋白质)结合,破坏该大分子的正常生理功能[7-8]。王法东等在对A/O生物脱氮工艺的研究中发现,当Zn2+≥40mg/L时,亚硝化细菌将减少62%;当Cu2+为5～10mg/L时,亚硝化细菌数量降低率为62%[9]。陈国炜等利用序批式反应器研究了活性污泥在重金属作用下的生长模式,并探讨了Cu2+和Zn2+对有机物去除率和微生物的比生长速率的影响。结果表明,Cu2+和Zn2+的浓度与微生物的比生长速率、基质比去除速率、活性污泥产率之间具有指数对应关系,且Cu2+比Zn2+对污泥微生物的毒性更强[10]。陈纯等研究了Cu2+、Cd2+、Cr3+等对简单活性污泥法的污泥指数和系统处理废水能力的影响[11]。研究发现,当Cu2+≥40mg/