硫自養(yǎng)生物還原高氯酸鹽動(dòng)力學(xué)的研究.pdf

1、高氯酸鹽作為一種有毒性、穩(wěn)定性強(qiáng)、易擴(kuò)散的無機(jī)污染物，進(jìn)入人體后會(huì)導(dǎo)致人體的甲狀腺激素分泌異常，對(duì)人體的正常新陳代謝造成影響。生物法降解高氯酸具有去除效果好、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，越來越多的應(yīng)用到降解含高氯酸鹽的廢水中。
　　本研究分別以污水處理廠的好氧污泥和厭氧污泥作為接種污泥，以S0為電子供體分別馴化硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌、硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌和反硝化菌的混合菌、硫自養(yǎng)反硝化菌，研究培養(yǎng)馴化過程中高氯酸鹽和硝酸鹽的降解效果及微生物群落結(jié)

2、構(gòu)的變化。然后進(jìn)行批量試驗(yàn)，以馴化的六種硫自養(yǎng)還原菌分別進(jìn)行了還原高氯酸鹽的動(dòng)力學(xué)研究。最后研究了不同因素的變化對(duì)以好氧污泥為接種泥馴化的硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌還原高氯酸鹽的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　好氧污泥和厭氧污泥都能夠成功的馴化硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌、硫自養(yǎng)反硝化菌、硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌和反硝化菌的混合菌。在培養(yǎng)馴化過程中，ClO4-可以完全轉(zhuǎn)化為Cl-，SO42-的實(shí)際產(chǎn)量大于理論產(chǎn)量可能由于S0的歧化反應(yīng)。高氯酸鹽還原菌還原

3、ClO4-的過程中和反硝化菌還原NO3-的過程中都會(huì)產(chǎn)生H+導(dǎo)致溶液pH的下降，但是溶液的pH仍保持在6.5-7.2適宜還原菌的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的范圍內(nèi)。
　　在培養(yǎng)馴化的過程中硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌、硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌和反硝化菌、硫自養(yǎng)反硝化菌中都是桿狀菌逐漸增多，并最終成為優(yōu)勢(shì)菌。利用PCR-DGGE和克隆技術(shù)分析不同階段的污泥群落結(jié)構(gòu)，可知在培養(yǎng)馴化過程中由于對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力不同，不同時(shí)期的菌群發(fā)生了一定的變化。培養(yǎng)馴化高氯

4、酸鹽還原菌和反硝化菌中的主要菌群屬于變形細(xì)菌門。
　　以好氧污泥馴化的硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌進(jìn)行還原高氯酸鹽的動(dòng)力學(xué)研究，最大基質(zhì)利用率qmax為0.142 mgClO4-/mgDW-day，半飽和常數(shù)Ks為5.706mg/L，最大產(chǎn)率系數(shù)Yxmax為0.1896mgDW/mgClO4-，以厭氧污泥馴化的硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌還原高氯酸鹽的動(dòng)力學(xué)參數(shù)qmax為0.114mgClO4-/mgDW-day，Ks為29.47 mg/L，Yx

5、max為0.2199mgDW/mgClO4-，可知以好氧污泥馴化的硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌與以厭氧污泥馴化的高氯酸鹽還原菌對(duì)高氯酸鹽速率相近。以高氯酸鹽和硝酸鹽同時(shí)馴化的高氯酸鹽還原菌和反硝化菌的混合菌單獨(dú)還原高氯酸鹽的效果差于直接用高氯酸鹽馴化的硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌。以馴化的反硝化菌還原高氯酸鹽時(shí)剛開始幾乎對(duì)高氯酸鹽沒有降解效果，在10天以后開始降解高氯酸鹽。
　　通過研究了不同因素的變化對(duì)以好氧污泥為接種泥馴化的硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原

6、菌還原高氯酸鹽的影響可知，硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌在中性條件（pH=7）下對(duì)高氯酸鹽的還原效果最好，pH過高或過低都會(huì)影響對(duì)高氯酸鹽的還原效率。硝酸鹽與高氯酸鹽同時(shí)存在時(shí)會(huì)與高氯酸鹽競(jìng)爭(zhēng)電子，并優(yōu)先于高氯酸鹽得到電子，先還原硝酸鹽，在降解硝酸鹽的過程中高氯酸鹽的還原量很小，等硝酸鹽完全降解后高氯酸鹽才開始快速還原。當(dāng)分別以S2O32-和S0作為電子供體，好氧污泥馴化的硫自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌還原高氯酸鹽時(shí)的還原速率相近。以 Fe0、H2、CH3