同步厭氧脫氮除硫工藝及微生物學(xué)特性的研究.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展與人類生活水平的提高，廢水產(chǎn)生量不斷增加。其中，許多工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水和城市污水中都有含硫污染物，廢水排放所致的硫素污染嚴(yán)重威脅著人類健康和生態(tài)安全。這類廢水的有效治理技術(shù)已成為環(huán)保界急需攻克的難題。研究證明，一些微生物能夠以硝酸鹽為電子受體將硫化物氧化成單質(zhì)硫。據(jù)此，筆者提出了用廢水生物處理系統(tǒng)中硝化段產(chǎn)生的硝酸鹽來氧化厭氧段產(chǎn)生的硫化物，達(dá)到氮硫同時(shí)去除的設(shè)想，并對(duì)同步厭氧生物脫氮除硫工藝的運(yùn)行性能和微生物特性進(jìn)行了

2、較為全面而深入的研究，主要結(jié)論如下：
　　 1）研發(fā)了自養(yǎng)型同步厭氧生物脫氮除硫工藝。該工藝啟動(dòng)時(shí)間較短，運(yùn)行26天，硫化物和硝酸鹽的容積去除率分別達(dá)到文獻(xiàn)報(bào)道水平；該工藝容積效率較高，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，容積硫化物去除速率和容積硝酸鹽去除速率分別為3.73kg.m-3.d-1和0.80 kg-m-3.d-1;該工藝基質(zhì)耐受性較好，當(dāng)進(jìn)水硫化物濃度高于580mg.L-1時(shí)，硫化物去除率仍可保持在90％以上；該工藝水力適應(yīng)性較強(qiáng)，當(dāng)HRT

3、從1天縮短到0.13天時(shí)，硫化物去除率保持在99％以上，硝酸鹽去除率保持在92％以上。
　　 2）優(yōu)化了同步厭氧生物脫氮除硫工藝的操作條件。
　　 ①揭示了不同氮素基質(zhì)對(duì)工藝性能的影響。以硝酸鹽作為電子受體優(yōu)于亞硝酸鹽。硝酸鹽型脫氮除硫工藝所能耐受的最大進(jìn)水硫化物濃度和硫化物去除速率均優(yōu)于亞硝酸鹽型脫氮除硫工藝。同步脫氮除硫污泥對(duì)電子供體的耐受性強(qiáng)于電子受體。以靈敏度比作為判據(jù)，同步脫氮除硫菌受硫化物的影響不顯著；而受硝

4、酸鹽/亞硝酸鹽的影響較大，其中受亞硝酸鹽的影響更大。同步脫氮除硫污泥對(duì)亞硝酸鹽的親和力略高于硝酸鹽，其半飽和常數(shù)分別為0.26±0.08mg.L-1和0.35±0.09mg.L-1。
　　 ②揭示了硫氮比對(duì)工藝性能的影響。從高效性、穩(wěn)定性及選擇性方面看，單質(zhì)硫型厭氧生物同步脫氮除硫工藝（硫氮摩爾比為5:2）明顯優(yōu)于混合型和硫酸鹽型（硫氮摩爾比分別為5:5和5:8）。在所試范圍內(nèi)，單質(zhì)硫型厭氧生物同步脫氮除硫工藝效能明顯高于混合型

5、和硫酸鹽型，其硫化物和硝酸鹽的容積去除速率高達(dá)4.86kg.m-3.d-1和0.99kg.m-3.d-1。單質(zhì)硫型脫氮除硫工藝穩(wěn)定性好，各項(xiàng)出水指標(biāo)的波動(dòng)相對(duì)較小。將硫氮摩爾比調(diào)控在較高水平（如5:2），可提高同步厭氧生物同步脫氮除硫反應(yīng)對(duì)單質(zhì)硫和氮?dú)獾倪x擇性。且在所試的3種進(jìn)水硫氮摩爾比下，實(shí)際反應(yīng)的硫氮摩爾比有靠攏5:2的趨勢(shì)。
　　 ③揭示了pH和堿度對(duì)工藝運(yùn)行性能的影響?？刂品磻?yīng)液pH在7.0±0.1范圍時(shí)的容積效能高于

6、控制進(jìn)水pH時(shí)的相應(yīng)值。維持反應(yīng)所需的中性條件時(shí)，堿度宜控制在454.1±40.5mg CaCO3·L-1反應(yīng)過程中的堿度變化（增量）可以指示反應(yīng)器內(nèi)主導(dǎo)反應(yīng)的類型及其反應(yīng)進(jìn)度。單質(zhì)硫型、硫酸鹽型和混合型生物脫氮除硫反應(yīng)的硫化物去除量與堿度減少量之比分別為2.27、2.00和5.00。
　　 ④揭示了沖擊負(fù)荷對(duì)工藝運(yùn)行性能的影響。同步厭氧生物脫氮除硫反應(yīng)器對(duì)基質(zhì)濃度沖擊的響應(yīng)過程可分為沖擊期、慣性期和恢復(fù)期。其中出水硫化物濃度對(duì)

7、基質(zhì)濃度沖擊的響應(yīng)較為靈敏，可用作反應(yīng)器性能變化的指示參數(shù)。同步厭氧生物脫氮除硫反應(yīng)器對(duì)基質(zhì)濃度沖擊的響應(yīng)與其沖擊強(qiáng)度有關(guān)，出水pH值及基質(zhì)濃度顯著升高，且各性能指標(biāo)的響應(yīng)強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度呈正相關(guān)。同步厭氧生物脫氮除硫反應(yīng)器對(duì)基質(zhì)濃度的沖擊具有良好的恢復(fù)能力，所需的恢復(fù)時(shí)間短于30 h（7.5 HRT）。
　　 3）研究了同步厭氧生物脫氮除硫工藝的微生物學(xué)特性。
　　 ①考察了同步脫氮除硫反應(yīng)器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的污泥特性與微生物

8、生態(tài)學(xué)特性。同步脫氮除硫污泥沉降性能優(yōu)良。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的同步脫氮除硫反應(yīng)器中，污泥粒徑在0.54-3.99 mm之間，其中62.5％污泥直徑在1.67-2.83 mm范圍。顆粒污泥濕密度為1.08 kg·m-3，沉降速度在56.13-171.43 m·h-1l之間。同步脫氮除硫污泥結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良。同步脫氮除硫顆粒污泥由污泥亞單位（菌膠團(tuán)和絮體污泥）復(fù)合而成，污泥表面微生物以桿菌為主，內(nèi)部微生物形態(tài)多樣。同步脫氮除硫污泥生物種群豐富。運(yùn)用PC

9、R-DGGE技術(shù)分析表明，同步脫氮除硫污泥中特征性條帶較多，微生物種類多樣性較高，其中以變形菌門的微生物為主。
　　 ②分離研究了脫氮除硫功能菌。從長(zhǎng)期運(yùn)行的脫氮除硫污泥中，分離獲得了兩個(gè)菌株（菌株CB和菌株CS），經(jīng)形態(tài)學(xué)觀察和16S rDNA序列比對(duì)，將其歸入芽孢桿菌屬，菌株CB與Bacillus pseudofirmus OF4最為接近，菌株CS與Bacillus hemicellulosilytus、Bacillus h