硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原機理及反應器運行調(diào)控策略研究.pdf

1、近年來，高氯酸鹽（ClO4-）污染越來越嚴重，生物法是去除ClO4-的有效方法之一。其中利用硫自養(yǎng)還原ClO4-技術(shù)逐漸成為研究熱點。但硫自養(yǎng)還原ClO4-過程中存在出水SO42-濃度過高、硫自養(yǎng)反應器啟動較慢等問題，制約了該技術(shù)在ClO4-還原過程中的應用。故本課題首先研究了環(huán)境影響因素對硫自養(yǎng)ClO4-還原的影響，探討了硫自養(yǎng)ClO4-還原過程中的電子傳遞機制;然后通過接種S2O32-馴化菌群的方式，來考察硫自養(yǎng)填充床反應器的快速啟

2、動方式;最后通過改變反應器的構(gòu)型、運行條件及進水方式來考察出水中SO42-的濃度及ClO4-的去除率。
　　首先研究了以硫代硫酸鈉（S2O32-）為電子供體，考察了溫度、pH、進水ClO4-濃度、共存NO3-和ClO3-離子等因素對ClO4-還原的影響。實驗結(jié)果表明，pH7.5、溫度為40℃時ClO4-去除速率最大，ClO4-去除速率隨初始ClO4-的濃度的增加而增加;當ClO4-、NO3-和ClO3-共存時，優(yōu)先還原NO3-和C

3、lO3-，且ClO4-的還原被完全抑制;S2O32-馴化優(yōu)勢菌與硫顆粒馴化的優(yōu)勢菌相同，都為Sulfurovum一種硫氧化菌。
　　通過抑制劑實驗研究硫自養(yǎng)高氯酸鹽的電子傳遞機制。研究表明，復合體Ⅰ并不參加ClO4-還原的電子傳遞過程;復合體Ⅱ和醌池參與了該過程;復合體Ⅳ為該過程的主要途徑;該過程是一個需能的過程;同時，ClO4-和ClO3-的抑制效果相同，也驗證了高氯酸鹽還原酶和氯酸鹽還原酶可能為同一種酶。
　　分別接種活

4、性污泥(R1)、接種活性污泥且進水中添加S2O32-(R2)和接種S2O32-馴化菌群(R3)，考察三種情況下對硫自養(yǎng)反應器的快速啟動的影響。結(jié)果表明R3的啟動時間最短僅為3d;同時R2中EPS含量最高為1198 mg/g VSS，分別是R1和R2的1.27和2.38倍，因此接種S2O32-馴化菌群更有助于刺激生物膜的產(chǎn)長。
　　改進硫自養(yǎng)填充床反應器的結(jié)構(gòu)類型（通過增加布水板將單室改進成多室）及反應器的運行方式和進水條件，來控制

5、SO42-的產(chǎn)生及提高ClO4-的去除率。進水ClO4-濃度為194 mg/L,HRT由12 h減少為4h時，三室反應器(R3) ClO4-去除率為100％，SO42-產(chǎn)生量減少了120 mg/L同時，R3中SO42-產(chǎn)生量比單室反應器(R1)低40 mg/L;R3的三個反應室中菌群結(jié)構(gòu)的差異性較小。
　　綜上，本課題研究更加完善了硫自養(yǎng)高氯酸鹽的還原機理及理論背景，為解決硫自養(yǎng)技術(shù)在實際高氯酸鹽廢水中的還原問題提供了有效的解決途