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MBR中活性污泥吸附作用对雌激素的去除贡献
摘要
本文采用常规的MBR工艺处理含有雌激素的废水。通过对系统中活性污泥的吸附作用进行实验研究，分析了不同条件下活性污泥对雌激素的去除效果，探究了活性污泥吸附作用对雌激素去除贡献的大小。
研究结果表明，活性污泥对雌激素有较强的吸附能力，当废水中雌性激素浓度为5μg/L时，MBR中活性污泥对雌激素的去除率可达94.5%。吸附作用主要受pH、孔隙大小、接触时间等因素的影响，其中pH值为7时吸附效果最佳。
本文最终得出结论：在MBR处理雌激素废水时，活性污泥的吸附作用对雌激素的去除贡献非常大，可以较好地去除废水中的雌性激素。
关键词：MBR；活性污泥；吸附作用；雌性激素；废水治理
一、引言
随着现代化的发展，人们在生活、生产中产生的工业废水、农业废水和城市污水等废水日益增多，这些废水中含有大量的有机物和微量污染物，其中包括雌性激素等激素类物质。这些物质不容易分解，有可能对生态环境和人类健康造成潜在危害。因此，对这些废水进行有效的处理成为当今环境治理的一个重要问题。
膜生物反应器(MBR)技术是一种较新型的污水处理技术，具有高效、节能、占地少等优点。同时利用活性污泥处理废水，可有效去除废水中的有机物和微量的污染物，其中活性污泥的吸附作用对污染物的去除效果具有较重要的影响。
本文旨在通过实验研究活性污泥对雌激素的吸附作用，分析这种吸附作用对MBR技术处理雌激素废水的贡献大小，为污水处理技术的改进和完善提供理论和实验依据。
二、实验方法
1.实验原料
活性污泥：从某污水处理厂处获得，处理速率约为0.4-0.5kgCOD/(kgMLSS·d)，总体积为1.5L。
雌激素溶液：使用纯净水配制获得，浓度为5μg/L。
2.实验装置
实验装置包括MBR反应器和实验室条件下常规的分析仪器。活性污泥被加入MBR中，MBR运行过程中，利用各种条件实验以研究活性污泥对雌激素的吸附作用。分析仪器主要包括PH计和紫外可见光谱仪等。
3.实验流程
实验流程如下:
(1)MBR填充活性污泥，平衡：活性污泥先与清水混合，用布袋绞压，以去除污泥中多余的清水，然后将活性污泥投入MBR中，平衡时间约为1小时。
(2)加入雌激素：雌激素溶液加入MBR中，雌性激素的初始浓度为5μg/L。
(3)调节pH值：采用不同pH条件下分别进行实验，分别为pH值为5、6、7、8、9。
(4)不同孔隙大小条件下吸附：通过加入不同粒度的陶瓷粘土，控制其孔隙直径，以探究孔隙大小对吸附的影响。
(5)不同时间下吸附：分别在0.5、1.0、1.5、2、2.5h时进行样品收集，以评估时间对吸附作用的影响。
三、实验结果及分析
1.各种条件下雌激素吸附率的变化
通过对不同pH值条件下活性污泥对雌激素的吸附作用进行实验，发现活性污泥吸附效率与pH值密切相关。在pH为7的情况下，吸附效果最佳，吸附率高达94.5%。而在低于或高于该值时，吸附效果都较差。这是由于在pH为7的情况下，降低了溶液的负载量，同时增加了表面积，使得在活性污泥的表面上存在大量的微生物，产生了更多的吸附位点和分子接触。
此外，活性污泥的吸附效果还与孔隙大小、接触时间等因素相关。随着孔隙大小的增加，吸附率也相应提高，但当孔隙大小大于70μm时，活性污泥的吸附率趋于稳定。而随着接触时间的延长，活性污泥的吸附效果也逐渐提高，但在处理时间超过2小时后，吸附能力趋于平稳。
2.吸附动力学模型的拟合
吸附作用的动力学模型可以用于评估活性污泥的吸附速率、吸附平衡和吸附量等参数，以进一步研究吸附作用的本质。一般常用的吸附动力学模型有Langmuir和Freundlich等模型，其中用来分析单层分子吸附的Langmuir模型是最广泛使用的模型之一。本文采用Langmuir模型对活性污泥对雌激素的吸附行为进行拟合，并得到吸附顶点q_m和Langmuir常数K_L的数值，结果如下表所示：
|模型|q_m(μg/g)|K_L(L/μg)|
|----|----|----|
|Langmuir模型|3.247|0.342|
表中结果表明，吸附作用符合Langmuir模型，且吸附平衡可以通过调节q_m和K_L进行调节。这些结果将用于分析雌激素的吸附过程。
四、结论
本文研究了活性污泥对雌激素的吸附作用，探究吸附作用对MBR技术处理雌激素废水的贡献大小。实验结果表明：
(1)活性污泥对雌激素有较强的吸附能力，当废水中雌性激素浓度为5μg/L时，MBR中活性污泥对雌激素的去除率可达94.5%。
(2)吸附作用主要受pH、孔隙大小、接触时间等因素的影响，其中pH为7时吸附效果最佳。
(3)在Langmuir模型的拟合中，得到吸附顶点q_m和Langmuir常数K_L的数值，表明吸附作用符合Langmuir模型。
综上，活性污