氫基質(zhì)生物膜反應(yīng)器去除水中高氯酸鹽的試驗研究.pdf

1、高氯酸鹽是一種持久性有毒污染物，對人體健康有巨大的毒害作用。傳統(tǒng)處理工藝耗資巨大，且易產(chǎn)生二次污染。氫基質(zhì)生物膜反應(yīng)器（簡稱MBfR）將中空纖維膜微孔曝氣和生物膜法結(jié)合起來，具有氫氣潔凈、無后續(xù)污染、生物產(chǎn)率低等特點，能將水中的氧化性污染物有效去除。
　　本課題采用搖瓶裝置對氫自養(yǎng)菌進(jìn)行培養(yǎng)和馴化，并基于序批式試驗研究了厭氧條件下微生物以H2為電子供體還原水中ClO4-的可行性及影響因素。結(jié)果表明：氫自養(yǎng)菌的還原是造成ClO4-濃

2、度衰減的主要原因；在反應(yīng)過程中，出水中Cl-濃度的增加量與去除ClO4-濃度之比處于0.331-0.375之間，與完全反應(yīng)理論比相近（0.356），說明ClO4-被完全還原為了Cl-；ClO4-還原的最適溫度為30-35℃，最佳pH為7.0-8.0；SO42-與ClO4-共存時，SO42-對ClO4-的還原無明顯影響；ClO4-的還原速率隨NO3--N濃度的增大呈下降趨勢，說明NO3--N則對ClO4-的還原具有明顯的抑制作用；初始濃度

3、為1-9 mg/L時，ClO4-具有較高的去除率，其還原速率隨初始濃度的升高而增大。
　　同時，基于氫基質(zhì)生物膜反應(yīng)器運行試驗，考察了MBfR對水中ClO4-的還原及影響因素，并建立了電子分配關(guān)系和生物膜反應(yīng)動力學(xué)關(guān)系。結(jié)果表明：MBfR對水中的ClO4-有良好的去除效果，至反應(yīng)結(jié)束時，ClO4-去除率接近100％；增加氫分壓可以促進(jìn)ClO4-還原，但持續(xù)增大氫分壓，也不能使ClO4-去除率呈線性增長；提高進(jìn)水流速，使ClO4-表

4、面負(fù)荷快速增加，導(dǎo)致還原效果降低；ClO4-還原的最佳pH值為7.0-8.0；隨著NO3--N和NO2--N濃度的增加，ClO4-的通量和標(biāo)準(zhǔn)化通量均呈下降趨勢，說明兩者均會抑制ClO4-的還原；在TN一定的情況下，NO3--N的電子通量分配比例高于NO2--N，而且NO3--N濃度變化下ClO4-的還原動力學(xué)級數(shù)較低，說明NO3--N對ClO4-還原的抑制作用強(qiáng)于NO2--N。
　　最后，對原始污泥、馴化污泥及不同NO3--N濃

5、度下的污泥樣品進(jìn)行測序，分析微生物的種群結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明：在搖瓶污泥和掛膜污泥中，變形菌為優(yōu)勢菌群，以β-變形菌綱為主，其次為α-和γ-變形菌綱，主要由菌屬Methyloversatilis和Citrobacter來完成ClO4-的還原；在不同NO3--N濃度下，β-變形菌為優(yōu)勢菌，其次還有一定量的α-和γ-變形菌，這3種變形菌綱的總含量隨NO3--N濃度的增加呈先升高后降低的趨勢；在不同屬的微生物中，Methyloversatili