硫自養(yǎng)與復(fù)三維電極生物膜組合工藝處理高氯酸鹽的研究.pdf

1、高氯酸鹽是一種穩(wěn)定性強(qiáng)和易遷移的有毒污染物,常規(guī)水處理技術(shù)不能有效去除高氯酸鹽。高氯酸鹽(ClO4-)廣泛地應(yīng)用于火箭燃料,推進(jìn)劑,爆炸物和一些消費(fèi)類產(chǎn)品中。高氯酸鹽通過干擾碘的攝取來破壞甲狀腺功能。目前,去除環(huán)境中高氯酸鹽主要方法是離子交換法和生物處理法。
　　本研究進(jìn)行硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原微生物的馴化,考察單質(zhì)硫填料柱和硫自養(yǎng)與復(fù)三維電極生物膜組合工藝處理高氯酸鹽的可行性,重點(diǎn)討論進(jìn)水濃度和空床停留時(shí)間(Empty bed co

2、ntact time,EBCT)的變化,對高氯酸鹽處理效果的影響。通過分析連續(xù)運(yùn)行過程中各項(xiàng)指標(biāo)變化規(guī)律,最終確定了硫單質(zhì)填料柱和硫自養(yǎng)與復(fù)三維電極生物膜組合工藝處理高氯酸鹽的最佳運(yùn)行條件及設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　在整個(gè)硫自養(yǎng)還原高氯酸鹽微生物馴化過程中,ClO3-和ClO2-的積累作用不明顯,所以ClO4-可以按化學(xué)計(jì)量數(shù)1:1轉(zhuǎn)化為Cl-。在高氯酸鹽還原過程中,S0的歧化反應(yīng)是導(dǎo)致產(chǎn)生過量SO42-主要原因。通過批量試驗(yàn),利用微生物分

3、別進(jìn)行以ClO4-和ClO3-為限制性基質(zhì)Monod動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。以ClO4-為限制性基質(zhì),qpmax和Kp分別0.43mg-ClO4-·mg-DW-1·d-1和6.63mg.L-1。以ClO3-為限制性基質(zhì),qcmax和Kc分別0.41mg-C104-.mg-Dw-1·d-1和1.70mg.L-1。Kc明顯小于Kp,所以微生物對氯酸鹽更具親和性,也說明氯酸鹽對高氯酸鹽的還原有強(qiáng)烈抑制作用。通過掃描電鏡觀察,微生物主要菌種為桿狀菌。

4、>　　在EBCT為18h下,改變進(jìn)水濃度研究單質(zhì)硫填料柱性能。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,進(jìn)水ClO4-濃度從60～200μg·L-1,出水ClO4-濃度均小于美國環(huán)保署(US EPA)推薦濃度18μg.L-1。說明該反應(yīng)器該濃度范圍內(nèi),可以承受一定的沖擊負(fù)荷。當(dāng)進(jìn)水濃度為60μg.L-1不變,改變進(jìn)水EBCT來研究單質(zhì)硫填料柱還原ClO4-性能。進(jìn)水EBCT從8～4h,出水ClO4-濃度均小于18μg·L-1。在以上兩種運(yùn)行條件下,出水PH同時(shí)滿足

5、高氯酸鹽還原菌的生長以及飲用水水質(zhì)要求。出水低ORP和DO,為硫自養(yǎng)微生物還原ClO4-提供良好的缺氧環(huán)境。
　　在進(jìn)水ClO4-濃度為1mg.L-1,改變進(jìn)水EBCT來研究硫自養(yǎng)與復(fù)三維電極生物膜組合工藝處理高氯酸鹽的性能。進(jìn)水EBCT為8h,6h,4h時(shí),經(jīng)過一定時(shí)間適應(yīng)后,出水ClO4-濃度均小于18μg·L-1。由于氫自養(yǎng)電化學(xué)還原ClO4-和硫自養(yǎng)填料柱復(fù)合在一起,兩種還原ClO4-方式分別承擔(dān)一定還原ClO4-負(fù)荷,在