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1、針對電極生物膜法去除地下水中硝酸鹽氮的研究現(xiàn)狀和存在的問題,在二維電極生物膜反應(yīng)器的基礎(chǔ)上,以石墨為電極并在平行的主電極間填加顆?;钚蕴拷橘|(zhì)構(gòu)成復(fù)極性三維電極生物膜反應(yīng)器。優(yōu)化了復(fù)三維異養(yǎng)電極生物膜反應(yīng)器的參數(shù),并對復(fù)三維電極生物膜法的反硝化機理進行初步探討。 采用快速排泥法完成了對復(fù)三維電極生物膜反應(yīng)器的掛膜,并進行了通電馴化,共歷時35d。對生物膜通電馴化結(jié)果發(fā)現(xiàn),在一定的進水硝氮負(fù)荷下,反應(yīng)器出水硝氮濃度由未通電前的42.
2、34mg/L降低至3.74mg/L。并進一步確定了通電連續(xù)運行時反應(yīng)器的硝氮容積負(fù)荷為2.644kg/(m3.d)。 采用乙酸鈉作為碳源,研究了碳氮比分別為3.0:1、2.5:1、1.85:1、1.6:1和1.4:1時,復(fù)三維電極生物膜的反硝化性能和出水剩余有機物的濃度。經(jīng)過一段時間的連續(xù)流實驗,得到適宜的碳氮比應(yīng)為1.6。此時,出水硝氮的濃度滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),有機物含量也在10mg/L以下。DGGE分析結(jié)果表明,C/N降低的過程也
3、是生物種群發(fā)生變化的過程,有些非優(yōu)勢種群消失了,產(chǎn)生了一個優(yōu)勢種群。分別考察了電流強度為10、20、30mA時電極生物膜系統(tǒng)對硝氮的去除能力及亞硝氮的積累情況,由實驗結(jié)果可知,在20mA時反應(yīng)器具有最佳的反硝化性能,此時的出水中硝酸鹽氮濃度最低,亞硝酸鹽氮的積累最少。DGGE分析結(jié)果表明,20mA時微生物種群最豐富,優(yōu)勢種群數(shù)量也最大。通過主極板間距分別為2.5cm和5.0cm時反應(yīng)器的反硝化效果對比,確定2.5cm為比較理想的主極板間
4、距,電極間距太大時需要施加的電壓較高,容易產(chǎn)生氫抑制現(xiàn)象,不利于反硝化進行。 最后對復(fù)三維電極生物膜反硝化機理進行了初步分析。在各自最優(yōu)條件時,對二維和復(fù)三維電極生物膜反應(yīng)器的反硝化效果進行了比較,復(fù)三維電極生物膜反應(yīng)器僅僅用了80min就將硝酸鹽氮徹底去除,而二維電極生物膜反應(yīng)器則用了8h,降解時間相差60倍。正是電化學(xué)和生物的協(xié)同作用使得系統(tǒng)的反硝化效率成倍增加。比較了通電與不通電時復(fù)三維電極生物膜反應(yīng)器的反硝化效果,通電時
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