硫自養(yǎng)-電化學(xué)氫自養(yǎng)組合工藝去除水中高氯酸鹽和硝酸鹽的研究.pdf

1、在水環(huán)境中高氯酸鹽和硝酸鹽經(jīng)常同時(shí)存在。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。硝酸鹽主要來源于生活污水、工業(yè)廢水的大量排放以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中含氮化肥的過量使用。硝酸鹽自身的毒性不大,但一旦進(jìn)入人體就會(huì)被還原為亞硝酸鹽,從而使其毒性增加。常規(guī)處理方法難以有效去除水中的高氯酸鹽和硝酸鹽,目前自養(yǎng)生物處理法是研究的熱點(diǎn)。
　　本研究將硫自

2、養(yǎng)工藝與電化學(xué)氫自養(yǎng)工藝相結(jié)合,以 S0、H2為電子供體自養(yǎng)還原ClO4-和NO3--N,解決硫段產(chǎn)生的pH偏低和SO42-超標(biāo)的問題。
　　以硝酸鹽和高氯酸鹽分別作為電子受體,研究硫自養(yǎng)反硝化菌和氫自養(yǎng)反硝化菌還原高氯酸鹽的可行性;在進(jìn)水有氧及缺氧條件下,分別研究組合工藝同步還原高氯酸鹽和硝酸鹽的性能。實(shí)驗(yàn)過程主要得出以下結(jié)論:
　　在沒有高氯酸鹽還原菌和反硝化菌存在的情況下,未發(fā)現(xiàn)電化學(xué)對(duì) ClO4-和NO3--N有去除

3、效果。以硝酸鹽為電子受體培養(yǎng)馴化的部分反硝化菌能夠同時(shí)還原ClO4-。
　　缺氧條件下進(jìn)水ClO4-濃度為10mg/L、NO3--N濃度為30mg/L,HRT從12h縮短到1h時(shí),施加10mA電流即可使氫段出水ClO4-和NO3--N濃度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求;當(dāng)HRT為0.5h時(shí),施加15mA電流可使氫段出水NO3--N濃度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求,施加35mA電流時(shí)氫段出水ClO4-濃度為1.27mg/L,施加45mA電流時(shí)會(huì)出現(xiàn)氫抑制現(xiàn)象

4、。PCR-DGGE分析發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)優(yōu)勢(shì)菌為與菌種Thiomicrospira denitrificans、perchlorate-reducing bacterium RC1、Uncultured Campylobacterales bacterium、Ignavibacterium album(T)、Kineosphaera limosa NBRC100340親緣性最高的菌種。
　　有氧條件下進(jìn)水 ClO4-濃度為10mg/L、

5、NO3--N濃度為30mg/L,HRT從3h縮短到1h時(shí),施加10mA電流可使氫段出水ClO4-和NO3--N濃度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求;當(dāng)HRT為0.5h時(shí),施加15mA電流即可使氫段出水NO3--N濃度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求,施加35mA電流時(shí)氫段出水ClO4-濃度為2.02mg/L,施加45mA電流時(shí)會(huì)出現(xiàn)氫抑制現(xiàn)象。PCR-DGGE分析發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)優(yōu)勢(shì)菌為與菌種Thiobacillus denitrificans(T)和Alviniconc

6、ha sp. gill symbiont親緣性最高的菌種。
　　相同實(shí)驗(yàn)條件下反應(yīng)器能夠同時(shí)還原ClO4-和NO3--N,但NO3--N的還原速率明顯高于ClO4-;缺氧反應(yīng)器達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間比有氧反應(yīng)器縮短了2~4d,并且缺氧反應(yīng)器達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)氫段出水 ClO4-濃度比有氧反應(yīng)器的低;不同工況下同一高度處缺氧反應(yīng)器出水ClO4-和NO3--N濃度均比有氧反應(yīng)器低。
　　ClO4-的減少量與 Cl-的增加量的摩爾比接近1