基于s-Fe氧化的自養(yǎng)反硝去除水中No3-N的研究.pdf

1、水中硝酸鹽污染普遍存在并呈加劇趨勢。長期飲用被硝酸鹽污染的水容易導(dǎo)致高鐵血紅蛋白癥以及“藍(lán)嬰癥”等，其轉(zhuǎn)化物還具“三致”風(fēng)險;地表水的硝酸鹽污染會引起水體的富營養(yǎng)化，惡化水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境。水中硝酸鹽污染的治理刻不容緩。與物理法和化學(xué)法相比，生物反硝化被認(rèn)為是治理水中硝酸鹽污染最有效的途徑之一，其中硫自養(yǎng)反硝化因其經(jīng)濟(jì)性和高效性而備受關(guān)注。但硫酸鹽生成和堿度消耗的控制一直是該技術(shù)應(yīng)用中需要解決的科學(xué)技術(shù)難題。本文依據(jù)S、Fe自養(yǎng)反硝化過程與

2、原理，提出S-Fe協(xié)同自養(yǎng)反硝化去除水中硝酸鹽的新方法，集成流化床和膜生物反應(yīng)器的優(yōu)點，建立流化床膜生物反應(yīng)器，旨在提高自養(yǎng)反硝化去除硝酸鹽能力的同時，達(dá)到不需要消耗額外堿度并顯著減低硫酸根生成量的目的。
　　本文研究了S-Fe協(xié)同自養(yǎng)反硝化過程及影響因素;建立了S-Fe協(xié)同自養(yǎng)反硝化流化床膜生物反應(yīng)器，研究其長期運行去除硝酸根的反硝化性能;采用高通量測序等研究該協(xié)同體系微生物分子生態(tài)學(xué)，解析S-Fe協(xié)同自養(yǎng)反硝化微生物種群結(jié)構(gòu)。

3、具體實驗結(jié)果如下:
　　本文首先研究了S-Fe協(xié)同反硝化過程及影響因素。不同S/Fe比條件下，SO42-的生成量可比單一的硫自養(yǎng)過程降低25％-62％;不同初始硝酸鹽氮濃度反硝化氣相與液相終產(chǎn)物分析表明S-Fe協(xié)同自養(yǎng)反硝化可將硝酸鹽徹底還原為氮氣;單一的硫自養(yǎng)反硝化在pH值小于6時受到明顯的抑制，而S-Fe協(xié)同自養(yǎng)反硝化體系pH值在5-7均可高效還原硝酸根。
　　集成厭氧流化床與膜生物反應(yīng)器的優(yōu)點，本研究建立了S-Fe協(xié)同

4、自養(yǎng)反硝化流化床膜生物反應(yīng)器。進(jìn)水NO3--N濃度為40-240 mg/L時，穩(wěn)定運行期間未檢測到亞硝酸鹽積累，最高NO3--N去除負(fù)荷為1.22 gNO3--N·L-1·d-1，是傳統(tǒng)固定床反應(yīng)器處理負(fù)荷的2.7-6.1倍;硫酸鹽生成量較單一硫自養(yǎng)反硝化過程降低約52％;鐵自養(yǎng)反硝化產(chǎn)生的堿度可被硫自養(yǎng)反硝化所利用，進(jìn)水pH值為7.5-8.0，出水pH值可維持在7.0-7.5，避免了堿度額外添加;膜組件在免清洗條件下可持續(xù)運行20天，

5、清洗后可繼續(xù)使用。
　　分別采用熒光定量PCR和高通量測序研究反應(yīng)器內(nèi)不同運行條件下微生物量及群落結(jié)構(gòu)的變化。隨反應(yīng)器運行和進(jìn)水硝酸鹽濃度的增加，古菌與細(xì)菌生物量均不斷增加，這與反應(yīng)體系反硝化性能的提高相關(guān);在屬水平上，細(xì)菌優(yōu)勢菌群均為Thiobacillus(產(chǎn)硫桿菌)，平均約占總微生物的50％;其次是Sulfurimonas(嗜硫單胞菌)，最高時占細(xì)菌的20％左右。在門水平上，細(xì)菌的優(yōu)勢菌群均為Proteobacteria（變