復極性三維電極耦合曝氣生物濾池處理城市污水的試驗研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們環(huán)保意識的提高，新型微量污染物藥品及個人護理用品（PPCPs）在城市二級生化處理后的污水環(huán)境中頻頻被發(fā)現(xiàn)。這些有機物具有持久性、富集性和難生物降解等特點，若排放到河流中不僅造成了污染，而且對人類的健康有一定的影響，必須在傳統(tǒng)工藝上進行改進創(chuàng)新。
　　本文根據(jù)復極性三維電極與曝氣生物濾池的運行特性，構(gòu)建復極性三維電極耦合曝氣生物濾池反應器，探討其對含有典型PPCPs的模擬城市二級生活污水的處理效能，從濾池運行工況

2、和微生物多樣性兩個主要方面對反應器進行深入的研究。
　　選取γ型氧化鋁作為粒子電極的載體，過渡金屬Mn、Fe、Sn的氧化物作為催化活性組分，經(jīng)過載體的預處理、浸漬、干燥與活化焙燒等過程制備出單組份及不同金屬氧化物比例的負載型粒子電極，并考察其對濃度為200mg/L苯酚的去除效果，發(fā)現(xiàn)Mn：Sn=2:1的粒子電極去除苯酚的最佳實驗條件為：電極板間距5cm，電解質(zhì)0.1mol/LNa2SO4，pH5.16，去除效果高達80％。

3、　　將制備成功的粒子電極填充于復極性三維電極中并與下部裝有沸石的曝氣生物濾池組合成復極性三維耦合曝氣生物濾池反應器，采用接種活性污泥法掛膜馴化，同時與普通曝氣濾池進行對比。試驗表明：在20天后復極性三維電極耦合曝氣生物濾池對氨氮和CODcr去除穩(wěn)定，均達到80%以上的去除率，而普通曝氣生物濾池對氨氮和CODcr去除波動較大。在電流的作用下，電生物耦合濾池中微生物細胞膜通透性的增強，加快了其對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用，促進了微生物的生長繁殖，

4、表現(xiàn)出較好的掛膜啟動速率和穩(wěn)定性。
　　在穩(wěn)定運行階段，分別研究了電流強度，水力停留時間，目標PPCPs有機物濃度對復極性三維電極耦合曝氣生物濾池反應器的影響。研究表明：電流強度為0.5A時，促進了反應速率和反應催化程度，復極性三維電極耦合曝氣生物濾池對 CODcr、氨氮和TOC的平均去除率為92.3%、91.1%和85.8%明顯高于普通曝氣生物濾池；典型PPCPs有機物濃度為0.1mg/L時，電生物耦合濾池中三維電極部分的催化氧

5、化功能使得濾池對CODcr、氨氮和 TOC的降解高于普通曝氣濾池；水力停留時間為3.5h時，濾池中污水與微生物的接觸時間增加，三維電極對污染物的催化降解更加充分，復極性三維電極耦合曝氣生物濾池對CODcr、氨氮和TOC的平均去除率達到最佳，分別為95.1%、91.9%和86.8%。
　　在穩(wěn)定運行階段的最佳工況下，由于苯扎貝特和布洛芬較卡馬西平易生物降解，所以兩組濾池對布洛芬和苯扎貝特的去除率稍高，差別較小，而對卡馬西平的平均去除

6、率分別為38.8%和17.6%。
　　為了考察濾池的時空變化特性，分別對兩組濾池沿程的氨氮和CODcr做了研究，發(fā)現(xiàn)兩組濾池沿著水流方向?qū)Π钡虲ODcr的去除均成上升趨勢，復極性三維電極耦合曝氣生物濾池的上升速率快于普通曝氣生物濾池；反沖洗后兩組濾池對氨氮、CODcr和TOC的去除速率均有不同程度的降低，復極性三維電極耦合曝氣生物濾池所需的恢復時間更短。
　　采用高通量測序研究復極性三維電極耦合曝氣生物濾池中微生物的多樣性

7、，發(fā)現(xiàn)復極性三維電極耦合曝氣生物濾池中微生物群落結(jié)構(gòu)不同于普通曝氣生物濾池，三維電極陽極區(qū)域的生物膜中存在變形菌門的細菌和Ferruginibacter屬，以及具有降解有機物的功能菌硝化螺旋菌門Nitrospira，F(xiàn)erruginibacter屬，小囊菌屬Nannocystis；電生物耦合濾池下部由于三維電極的影響存在嚴格的好氧型氧化有機物的優(yōu)勢菌群腐螺旋菌屬Saprospiraceae，黃桿菌屬Flavobacterium以及Zoo