鐵錳元素對生化反應器效能以及微生物聚集的促進作用研究.pdf

1、本文針對過渡金屬元素在水處理生化工藝中的應用研究,特選擇Fe、Mn作為典型的代表元素,主要包括營養(yǎng)液中添加Mn2+促進好顆粒污泥形成機理研究以及濾料制備過程中加入Fe元素提高曝氣生物濾池活性研究兩部分。
　　1.通過對比法,研究序批式活性污泥法培養(yǎng)好氧顆粒污泥的過程中Mn2+對好氧顆粒污泥形成的影響是本文的第二大研究重點,其中實驗組的營養(yǎng)液添加10 mg/L Mn2+,對照組不添加任何含有Mn元素的物質。實驗結果表明,實驗組(RI

2、)的形成好氧顆粒污泥的時間比對照組(R2)快所需時間短,并且實驗組表現(xiàn)出較高的CODcr去除效率和NH4+-N去除效率,盡管兩反應器的去除效率都很高;實驗組的成熟好氧顆粒污泥具有比重大、沉降性能好、相對疏水性大、完整性系數(shù)高、使顆粒粒徑分布集中VSS/SS值高以及胞外聚合物含量大等優(yōu)點;三維熒光光譜分析胞外聚合物的結果顯示實驗組好氧顆粒污泥的胞外聚合物具有較高的有機物多樣性的特點,特別是蛋白質的多樣性;通過進行污泥樣品DNA提取并進行聚

3、合酶鏈反應(PCR)以及變形梯度凝膠電泳(DGGE)分析,兩組好氧顆粒污泥的都具有較高的生物多樣性,但是實驗組的好氧顆粒污泥具有較強的生物多樣性(實驗組11種;對照組8種);對照組的8種微生物菌群同時在實驗組的好氧顆粒污泥也分析得到,實驗組的其余三種微生物菌群只在實驗組的好氧顆粒污泥上分析得到;Uncultured sludge bacterium A16(AF234726)和RhodococcusspWTZ-R2(HMOO4214)為

4、實驗組好氧顆粒污泥的優(yōu)勢微生物菌群,而對照組好氧顆粒污泥的優(yōu)勢菌群為uncultured sludge bacterium A16(AF234726)。因此,Mn2+對好氧顆粒污泥的培養(yǎng)速度以及其成熟好氧顆粒污泥的物理化學和生物性質都具有重要的促進作用。
　　2.鐵基填料(IOSP)由燒結礦、炭以及碳酸鈣等原料經(jīng)過一些列步驟高溫燒制而成。通過選用性質較好的商品陶粒(CCP)作為對比,在實驗室條件下進行上流式曝氣生物濾池研究以說明鐵

5、基填料作為曝氣生物濾池濾料的合理性以及可用性。研究結果表明,IOSP反應器只用了16天的時間就使得出水的CODcr濃度以及NH4+-N濃度達到穩(wěn)定,而CCP反應器達到這一狀態(tài)需要的時間是20天,也就是說IOSP反應器的掛膜速度快于CCP反應器;在這一過程中IOSP反應器的CODcr去除效率和NH4+-N去除效率一直高于CCP反應器;掛膜成功后,鐵基填料上的生物量密度39.12 mg/g而商品陶粒的生物量密度為25.95 mg/g;在曝氣

6、條件下,由于濾料中含有較多的Fe元素,IOSP反應器表現(xiàn)出較高的總磷去除效率(最高總磷去除效率為64%,最低去除效率為42%),對于CCP反應器,其最高的總磷去除效率僅為16%,遠不到IOSP的總磷最低去除效率;在低pH條件下,IOSP顯示出較強的緩沖性并且其CODcr去除效率和NH4+-N去除效率一直保持原來的高去除效率,而在進行酸性處理后,CCP反應器的去除效率則是直線下降;出水元素分析證明,在這一階段Fe元素的出現(xiàn)是導致酸性條件下