不同導(dǎo)電性的氧化鐵對(duì)生物法去除水中高氯酸鹽的影響研究.pdf

1、高氯酸根廣泛存在于自然環(huán)境中，具有很強(qiáng)的的水溶性、持久的穩(wěn)定性以及較大的擴(kuò)散性，能夠在環(huán)境系統(tǒng)中長(zhǎng)期穩(wěn)定存在。高氯酸根會(huì)破壞人體甲狀腺的功能，影響人類正常的新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育。由于其會(huì)對(duì)人體健康造成潛在的危害，在目前的水處理中高氯酸根的存在也受到了極大的關(guān)注。
　　目前在高氯酸根的去除方面有很多的技術(shù)，其中用自養(yǎng)的微生物降解還原高氯酸根的技術(shù)是目前最為常用且廉價(jià)高效的。在微生物降解高氯酸根的過(guò)程中，需要為自養(yǎng)微生物提供能有效降解高

2、氯酸根的電子供體，相比之下零價(jià)鐵得到了廣泛的關(guān)注。零價(jià)鐵在系統(tǒng)中不但充當(dāng)電子供體，同時(shí)因?yàn)楦g氧化產(chǎn)生氫氧根以及鐵的氧化物沉淀，可能會(huì)加速系統(tǒng)中的電子傳遞過(guò)程，其在降解過(guò)程中的作用原理還不明確。因此為了探究這一科學(xué)問(wèn)題，在本研究中分別采用了三種不同導(dǎo)電性的氧化鐵來(lái)探究其對(duì)于高氯酸根微生物還原降解情況的影響。在本論文中，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.通過(guò)序批實(shí)驗(yàn)考察了厭氧污泥的接種量、初始高氯酸根的濃度以及初始pH值等相關(guān)因素對(duì)于高氯

3、酸鹽降解的影響。發(fā)現(xiàn)由于馴化之后的厭氧活性污泥具有較高的生物活性，接種量對(duì)于高氯酸根的降解沒(méi)有較大影響，因此實(shí)驗(yàn)中考慮接種濃度為5g/L;高氯酸根降解微生物對(duì)于高氯酸根去除的有效負(fù)荷值為318μg/(L·d·gPRM)，當(dāng)微生物投加量為5g/L時(shí)基本可以實(shí)現(xiàn)對(duì)40mg/L以下高氯酸根的有效去除;高氯酸根降解微生物對(duì)于初始的pH值較為敏感，最佳初始pH值為7，該微生物具有較好的適應(yīng)環(huán)境的能力，在pH值為6～9時(shí)均可以保持較高的生物活性，由

4、于過(guò)程中pH值會(huì)增加，當(dāng)pH值超過(guò)10以后則會(huì)對(duì)微生物造成危害，令其失去對(duì)高氯酸根的降解能力，因此在過(guò)程中應(yīng)該通過(guò)定期的檢測(cè)調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)中的pH值加以調(diào)控，只需保證微生物的活性，不需嚴(yán)格控制。
　　2.文章側(cè)重于外加電子供體的條件下，不同導(dǎo)電性的氧化鐵對(duì)高氯酸根微生物降解的影響。采用了兩種不同的電子供體，分別是乙酸鈉和氫氣，發(fā)現(xiàn)這兩種電子供體存在時(shí)均造成高氯酸根濃度的降低，實(shí)驗(yàn)效果相差不大。在加入導(dǎo)電氧化鐵和半導(dǎo)電氧化鐵時(shí)，微生物對(duì)

5、高氯酸根的還原效率大大提高，而加入絕緣氧化鐵時(shí)則會(huì)降低微生物的高氯酸鹽還原。同時(shí)發(fā)現(xiàn)加入的厭氧污泥和氧化鐵材料會(huì)有一定的吸附作用，造成反應(yīng)前期階段系統(tǒng)中離子濃度的波動(dòng)，在高氯酸鹽濃度降低的同時(shí)系統(tǒng)中氯離子濃度有所升高，變化的量差別不大，忽略系統(tǒng)中的吸附作用和部分降解中間產(chǎn)物的存在，認(rèn)為微生物已經(jīng)對(duì)高氯酸鹽實(shí)現(xiàn)了有效去除，將其還原成為無(wú)害的氯離子。
　　3.通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中總鐵和二價(jià)鐵離子濃度的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)投加導(dǎo)電氧化鐵時(shí)二價(jià)鐵離子濃度有

6、所降低，說(shuō)明投加的氧化鐵材料不僅會(huì)作為中介加速系統(tǒng)中的電子轉(zhuǎn)移，加速微生物對(duì)高氯酸根的降解，同時(shí)二價(jià)鐵的存在也會(huì)由于氧化還原作用提供給微生物部分電子加速了高氯酸根的還原。運(yùn)用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)三種氧化鐵材料進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)三種氧化鐵會(huì)分布在微生物的周圍，導(dǎo)電氧化鐵的存在使得電子更容易被微生物接受，實(shí)現(xiàn)高氯酸根的還原;絕緣氧化鐵的存在會(huì)阻隔系統(tǒng)中的電子傳遞，微生物獲得電子相比于加入導(dǎo)電氧化鐵和不加氧化鐵的情況更加困難，因此會(huì)阻礙微