三維生物膜電極反應(yīng)器去除地下水中硝酸鹽研究.pdf

1、三維生物膜電極反應(yīng)器是一種新型水處理技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)是硝酸鹽去除率高、效果穩(wěn)定且容易控制。由于不同的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)對(duì)硝酸鹽去除效果及能耗具有很大影響，目前不同的資料中所采用的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)也各不相同，本研究在資料分析及課題組前期研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了新型的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。研究了反應(yīng)器分別在單獨(dú)電化學(xué)和氫自養(yǎng)型反硝化菌的生物作用下，對(duì)水中硝酸鹽的去除效果及影響因素。并通過氫自養(yǎng)菌接種及培養(yǎng)進(jìn)行了三維生物膜電極反應(yīng)器的啟動(dòng)，對(duì)啟動(dòng)成熟的反應(yīng)器研究了硝酸鹽的

2、去除效果及影響因素，得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)三維生物膜電極反應(yīng)器在只有電化學(xué)作用的條件下，陰極對(duì)水中的硝酸鹽具有一定的去除作用，但是去除率較低，試驗(yàn)顯示最大去除率約為13％；
　　(2)氫自養(yǎng)菌的反硝化實(shí)驗(yàn)得出，去除水中的硝酸鹽需要滿足一定的供氫量，隨著供氫量/硝酸鹽氮（質(zhì)量比）α的增大，硝酸鹽的去除率迅速上升，當(dāng)α等于9.84時(shí)，硝酸鹽去除率可達(dá)到97％，即氫自養(yǎng)型三維生物膜電極反應(yīng)器中陰極產(chǎn)氫量與進(jìn)水硝酸鹽氮的質(zhì)

3、量比最低應(yīng)滿足9.84;另外，通過供氫方式實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氫氣的分散度增大有利于硝硝酸鹽及亞硝酸鹽的還原分解，降低亞硝酸鹽的積累，這個(gè)結(jié)果表明以電化學(xué)陰極產(chǎn)生的極微細(xì)的氫氣對(duì)氫自養(yǎng)菌的反硝化作用具有促進(jìn)作用。
　　(3)反應(yīng)器啟動(dòng)分為掛膜階段和馴化階段，掛膜階段持續(xù)15d后，顆粒電極和陰極表面附著有一層可見的薄生物膜;馴化階段通過五個(gè)階段的參數(shù)控制，建立了穩(wěn)定的生物膜陰極，出水硝硝酸鹽濃度可以穩(wěn)定在4mg/L，去除率達(dá)到89％，出水亞硝

4、酸鹽濃度穩(wěn)定在1.2mg/L，出水氨氮濃度穩(wěn)定在2.5mg/L。
　　(4)對(duì)啟動(dòng)完成的三維生物膜反應(yīng)器，當(dāng)電流強(qiáng)度為40mA時(shí)硝酸鹽去除率達(dá)到89％，出水亞硝氮濃度為1.43mg/L，而出水氨氮濃度為1.90mg/L。
　　(5)進(jìn)水pH對(duì)硝酸鹽去除有一定的影響，當(dāng)pH增至6.86的過程中，硝氮去除率增大，最大到達(dá)83％，隨后硝酸鹽去除率呈下降趨勢(shì);隨著進(jìn)水pH的增加，出水亞硝酸鹽濃度先降低，后增增加，拐點(diǎn)pH值為6.86