铬(Cr)是一种高毒性的重金属,广泛应用于印刷、染色、防腐蚀和鞣革等工业领域[1]、[2]、[3]、[4]。铬主要以两种氧化态存在:三价铬(Cr(III))和六价铬(Cr(VI) [5]、[6]。全球各国监管机构,包括加利福尼亚州环境保护局(EPA),对饮用水中的铬浓度制定了严格限制,通常在50至100微克/升之间,而六价铬的限值更为严格,为0.02微克/升[7]。这些法规是为了应对六价铬污染带来的严重健康风险,包括急性或慢性吸入问题、通过口服和皮肤接触的致癌性以及对胎儿发育的不良影响[8]、[9]、[10]。因此,近年来,从废物/水中去除六价铬的修复或解毒技术受到了广泛关注[11]、[12],这推动了新型高效技术的开发。
传统的将六价铬转化为三价铬的方法或从废水中吸附六价铬的方法,如化学还原、化学吸附和物理吸附仍然很常见[13]、[14]。然而,这些方法存在固有的局限性。例如,化学还原适用于处理高浓度六价铬废水,而离子交换由于离子交换树脂的成本较高而面临挑战[15]。相比之下,使用环保型生物材料的生物修复方法越来越受到重视[16]、[17],尤其是在处理低至中等浓度范围内的含六价铬废水时[18]。这种方法因其有效性、成本效益、生物质可重复利用性和环境可持续性而受到高度重视[19]。
藻菌颗粒污泥(ABGS)作为一种有前景的废水处理解决方案脱颖而出[20]、[21]、[22]。这种自固定的联合体由微藻和细菌组成,由于其致密的结构、优异的沉降性、丰富的吸附位点、对外部冲击的抵抗力以及对包括重金属在内的有毒物质的耐受性,表现出卓越的生物吸附性能[23]、[24]、[25]。使用ABGS作为生物吸附剂可以有效地去除废水中的有害重金属,同时利用废水处理过程中产生的副产品。先前的研究[26]、[27]、[28]表明,ABGS在生物吸附过程中具有出色的最大六价铬吸附能力和颗粒稳定性,显示出其作为节能且环境可持续的替代方案的潜力。尽管许多批次吸附实验的结果令人鼓舞,但关于ABGS在连续运行反应器中去除六价铬的可行性仍存在知识空白。具体来说,长期反应器运行对微生物活性和含六价铬废水处理过程中颗粒结构稳定性的影响仍不清楚。
本研究旨在评估连续运行的ABGS生物反应器去除六价铬的效率。通过系统评估和比较ABGS在间歇性和持续性六价铬暴露下的性能,本研究旨在阐明基于ABGS的系统在连续生物修复含铬废水方面的潜力。预期这些发现将有助于开发出用于高效去除六价铬的ABGS系统及其在含铬废水处理中的实际应用。