硫自養(yǎng)與電化學(xué)氫自養(yǎng)協(xié)同去除飲用水中高氯酸鹽的研究.pdf

1、高氯酸鹽是一種具有高度擴(kuò)散性的持久性有毒污染物,廣泛應(yīng)用于軍工和煙火生產(chǎn)等領(lǐng)域。高氯酸鹽進(jìn)入人體后會(huì)抑制甲狀腺激素的產(chǎn)生,從而影響對(duì)碘的吸收。常規(guī)處理方法難以有效去除水中的高氯酸鹽,近年來(lái)微生物處理法日益受到研究者的關(guān)注。本試驗(yàn)解析了厭氧污泥馴化效果和微生物種群結(jié)構(gòu)的演替變化。從進(jìn)水ClO4-濃度、空床接觸時(shí)間(Empty Bed Contact Time,簡(jiǎn)稱EBCT)兩個(gè)方面研究硫自養(yǎng)反應(yīng)器對(duì)飲用水中ClO4-的還原性能,確定硫自養(yǎng)

2、反應(yīng)器最佳運(yùn)行參數(shù)。研究硫自養(yǎng)反應(yīng)器與電化學(xué)氫自養(yǎng)反應(yīng)器協(xié)同去除飲用水ClO4-的性能。所得結(jié)果如下:
　　馴化培養(yǎng)過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)中間產(chǎn)物ClO3-和ClO2-的積累,ClO4-可以完全轉(zhuǎn)化為Cl-。還原過(guò)程中發(fā)生So的歧化反應(yīng),但產(chǎn)生的SO42-主要來(lái)自高氯酸鹽還原過(guò)程中S°的氧化。ClO4-還原過(guò)程產(chǎn)生的H+使溶液pH降低至6.6～7.0,但仍保持在適宜高氯酸鹽還原菌新陳代謝的范圍內(nèi)。馴化初期,厭氧污泥蛋白質(zhì)濃度降低,微生物量

3、減少。馴化中期,無(wú)機(jī)自養(yǎng)厭氧菌進(jìn)入生長(zhǎng)期,細(xì)菌數(shù)量增加蛋白質(zhì)濃度升高。馴化末期,污泥蛋白質(zhì)濃度增速減緩,降解性能趨于穩(wěn)定。對(duì)比馴化前和馴化后微生物形態(tài)發(fā)現(xiàn),絲狀菌數(shù)量逐漸減少,桿菌的數(shù)量增加,并成為優(yōu)勢(shì)菌。接種污泥中不同微生物對(duì)無(wú)機(jī)自養(yǎng)環(huán)境的適應(yīng)能力不同,因此不同馴化階段表現(xiàn)出不同的高氯酸鹽還原菌優(yōu)勢(shì)菌種,微生物種群結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。馴化培養(yǎng)初期,接種污泥中優(yōu)勢(shì)菌種為Sulfurospirillum sp.EK7、Sulfurospiri

4、llum cavolei、Marinobactet taiwanensis、Desulfocapsa thiozymogenes和Pandoraea sp.PVC(14d)6。馴化中期,出現(xiàn)新菌種Jonquetella anthropi,同時(shí)Marinobactertaiwanensis成為優(yōu)勢(shì)菌株。馴化后期,Marinobacter taiwanensis、Methyloversatilissp.cd-1和Desulfomicrobi

5、um norvegicum消失,arsenate-reducing bacterium NP4和Methvloversatilis universalis密度增大,逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌種,對(duì)高氯酸鹽的還原起到主導(dǎo)作用,并出現(xiàn)新菌株Ultramicrobacter hongkongensis。
　　研究EBCT為18h改變進(jìn)水ClO4-濃度對(duì)硫自養(yǎng)反應(yīng)器性能的影響。增大進(jìn)水ClO4-濃度,微生物受到?jīng)_擊負(fù)荷的影響,適應(yīng)濃度變化的時(shí)間增加,

6、出水ClO4-濃度也隨之增大。反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后,出水ClO4-濃度逐漸減低并趨于穩(wěn)定,去除率升高。S0的歧化反應(yīng)增加出水SO42-濃度。進(jìn)水pH為6.9～7.3,出水pH為6.5～7.2,滿足高氯酸鹽還原菌的新陳代謝條件。整個(gè)運(yùn)行階段反應(yīng)器出水DO范圍為0.4～0.7mg/L,ORP范圍為-280～-180mV,達(dá)到ClO4-還原所需厭氧條件。反應(yīng)器出水Cl。濃度,符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

7、>　　研究進(jìn)水ClO4-濃度50μg/L改變EBCT對(duì)硫自養(yǎng)反應(yīng)器性能的影響。改變EBCT由于容積負(fù)荷對(duì)微生物降解性能的影響,出水ClO4-濃度增大。出水ClO4-濃度隨著EBCT的減小而增大。出水SO42-濃度隨著EBCT的減小而降低。反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)、出水pH分別為6.5～7.7和6.7～7.1,該試驗(yàn)pH環(huán)境可以滿足高氯酸鹽還原菌的生長(zhǎng)需求。出水DO、ORP隨著EBCT的減小呈現(xiàn)降低的趨勢(shì),形成較好厭氧環(huán)境利于高氯酸鹽還原菌反應(yīng)

8、。反應(yīng)器出水Cl-濃度,符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。隨著EBCT的減小,反應(yīng)器出水Cl-濃度降低。
　　研究進(jìn)水ClO4-濃度1100μg/L、電流50mA條件下,改變EBCT對(duì)硫自養(yǎng)與電化學(xué)氫自養(yǎng)組合反應(yīng)器性能的影響。EBCT為12h和8h條件下,反應(yīng)器出水ClO4-濃度范圍分別為1.3～2.1μg/L和2.3～3.5μg/L,縮短EBCT出水ClO4-濃度增加,去除率降低,但反應(yīng)器整體去除效

9、率較高達(dá)到99％以上。反應(yīng)器出水SO42-濃度低于120mg/L，滿足飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)SO42-濃度不超過(guò)250mg/L的規(guī)定。電化學(xué)氫自養(yǎng)減輕了硫自養(yǎng)段ClO4-負(fù)荷,反應(yīng)器出水SO42-濃度低于常規(guī)硫自養(yǎng)反應(yīng)器出水濃度。EBCT減小,出水SO42-濃度顯著降低。進(jìn)水pH穩(wěn)定在6.9～7.3之間。硫自養(yǎng)段出水pH在6.7～7.1之間,電化學(xué)氫自養(yǎng)段出水pH在7.8～8.2之間。利于ClO4-還原反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)器出水DO為0.30～0.