離子交換膜生物反應(yīng)器去除飲用水中硝酸鹽的研究.pdf

1、本論文在國(guó)內(nèi)外研究者的研究成果基礎(chǔ)之上，用離子交換膜生物反應(yīng)器開(kāi)展了去除飲用水中硝酸鹽的研究，為飲用水脫硝技術(shù)提供最新的研究資料和技術(shù)參考。本研究取污水處理廠厭氧消化前污泥實(shí)驗(yàn)室內(nèi)培養(yǎng)馴化后接種于IEMBR，通過(guò)設(shè)置不同的工藝參數(shù)和運(yùn)行條件，研究了IEMBR反應(yīng)器運(yùn)行機(jī)理及對(duì)硝酸鹽污染飲用水的處理效果。主要取得了以下成果和結(jié)論： 以不同截面的反應(yīng)器在相同的運(yùn)行條件下對(duì)進(jìn)水濃度進(jìn)行了對(duì)比優(yōu)化試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：①隨進(jìn)硝酸鹽水濃度的增加，出

2、水硝酸鹽含量而升高。進(jìn)水硝酸鹽濃度從47mg/L～193mg/L的變化過(guò)程中，出水硝酸鹽的變化范圍分別是0.2～47.4mg/L和0.1～71.0mg/L。②硝酸鹽最高去除率為最高為99.84％，最低為55.36％。③硝酸鹽的絕對(duì)去除量隨進(jìn)水濃度的增加而增大，硝酸鹽通量隨進(jìn)水濃度的提高不斷增加，當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行到81天時(shí)分別為8.56 g NO3-/(m2·d)和9.24g NO3-/(m2·d)。④反硝化速率隨著反應(yīng)器中微生物量及其活性的

3、變化而波動(dòng)，反應(yīng)器對(duì)進(jìn)水硝酸鹽負(fù)荷表現(xiàn)了一定的耐沖擊能力。⑤離子交換膜生物反應(yīng)器水流動(dòng)室及厭氧生物反應(yīng)室污泥上清液pH都保持了相對(duì)穩(wěn)定。⑥出水電導(dǎo)率隨進(jìn)水濃度的提高而升高，污泥上清液中電導(dǎo)率隨進(jìn)水濃度呈下降趨勢(shì)。⑦不同的截面形狀對(duì)IEMBR反硝化性能沒(méi)有顯著影響。 通過(guò)改變進(jìn)水動(dòng)力因子的大小進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證了膜通量與動(dòng)力因子成正比的關(guān)系，但是在試驗(yàn)設(shè)定范圍內(nèi)動(dòng)力因子從0.626～0.993的變化范圍內(nèi)，硝酸鹽膜通量的變化不顯著。隨著

4、水力停留時(shí)間的減小，水流動(dòng)室出水硝酸鹽濃度而增大，去除率降低，硝酸鹽膜通量增加，據(jù)此可以在保證出水達(dá)標(biāo)的情況下改變單位時(shí)間內(nèi)處理水量。在進(jìn)水動(dòng)力因子和水力停留時(shí)間的試驗(yàn)中，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)厭氧生物反應(yīng)器中反硝化速率與運(yùn)行條件變化之間的顯著聯(lián)系，研究發(fā)現(xiàn)離子交換膜生物反應(yīng)器厭氧反硝化速率與微生物的量及其活性的關(guān)系更為密切。 通過(guò)對(duì)離子交換膜生物反應(yīng)器厭氧反硝化細(xì)菌進(jìn)行掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)接種微生物污泥中存在多種微生物，如桿菌、球菌、絲狀菌、

5、鏈球菌、弧菌等。在反應(yīng)器相應(yīng)條件下運(yùn)行的過(guò)程中，清楚的觀察到了微生物的形態(tài)變化過(guò)程，發(fā)現(xiàn)微生物群落發(fā)生了顯著復(fù)雜的變化過(guò)程，說(shuō)明各個(gè)階段都有相對(duì)適應(yīng)該階段的反硝化微生物進(jìn)行硝酸鹽的降解作用。實(shí)驗(yàn)1＃IEMBR生物樣品進(jìn)行了PCR-DGGE實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)離子交換膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)微生物多樣性好，DGGE圖譜、條帶比較圖都說(shuō)明了系統(tǒng)中反硝化微生物在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生了顯著的變化，不同的階段有不同的優(yōu)勢(shì)菌群。從系統(tǒng)發(fā)育圖譜知，時(shí)間上相聚較原的反硝化菌