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有機(jī)電子供體對(duì)單室生物電化學(xué)系統(tǒng)處理硝酸鹽廢水性能影響及機(jī)理研究.pdf_第1頁(yè)
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1、本文構(gòu)建了一套單室生物電化學(xué)系統(tǒng)(Single chamberbioelectrochemical system,S-BES),利用其陰、陽(yáng)極內(nèi)部電子傳遞轉(zhuǎn)移特征,實(shí)現(xiàn)了陽(yáng)極產(chǎn)電和陰極硝酸鹽還原去除的協(xié)同作用??疾炝颂荚春碗妶?chǎng)兩個(gè)關(guān)鍵因子對(duì)S-BES脫氮性能的影響,探明了S-BES內(nèi)部有機(jī)物和硝酸鹽污染物的降解轉(zhuǎn)化途徑,并從微生物代謝、信號(hào)分子分泌等角度探討了電極生物膜的成膜機(jī)理,最終通過(guò)設(shè)計(jì)小型的S-BES反硝化反應(yīng)器,考察了其處理實(shí)

2、際硝化尾水的工程可行性。本研究主要獲得如下幾個(gè)結(jié)論:
  (1)在添加了NaHCO3的S-BES中,硝酸鹽容積去除率達(dá)到了0.44±0.08 g/(m3·h),與生物對(duì)照反應(yīng)器相比去除性能提高了30%。進(jìn)水中含有的少量有機(jī)物有助于S-BES構(gòu)建自/異養(yǎng)菌共生系統(tǒng),有效降低系統(tǒng)出水亞硝酸鹽濃度并有助于提高硝酸鹽去除性能。通過(guò)收集穩(wěn)壓條件下的電流信息,表明系統(tǒng)中存在陽(yáng)極產(chǎn)電和陰極反硝化的協(xié)同作用。當(dāng)C/N從2.0升高到3.5時(shí),系統(tǒng)的

3、自養(yǎng)反硝化脫氮貢獻(xiàn)率從72.74%降低到了50.23%。
  (2)碳源種類(lèi)對(duì)S-BES性能影響研究表明:以NaHCO3為單一碳源的S-BES中出現(xiàn)了明顯的亞硝酸鹽累積并且可溶性微生物產(chǎn)物(Soluble microbial product,SMP)與可溶性化學(xué)需氧量(Solublechemical oxygen demand,SCOD)SMP/SCOD比值也較高,而有機(jī)碳源的加入在一定程度上可減少S-BES中SMP的產(chǎn)生量。此外

4、,簡(jiǎn)單碳源更易被異養(yǎng)微生物直接代謝利用進(jìn)而促進(jìn)異養(yǎng)反硝化過(guò)程;復(fù)雜碳源則更易被陽(yáng)極微生物利用進(jìn)行產(chǎn)電并導(dǎo)致明顯的亞硝酸鹽累積現(xiàn)象。
  (3)電場(chǎng)對(duì)S-BES性能影響研究表明:當(dāng)電流從5mA升高到15 mA時(shí),添加了淀粉和NaHCO3的S-BES硝酸鹽去除率分別提高了20%和37%。但是繼續(xù)升高電流,只有添加了NaHCO3的S-BES硝酸鹽去除率繼續(xù)上升。適宜的電流有助于微生物通過(guò)分泌DSF類(lèi)信號(hào)分子提高胞外聚合物的分泌量進(jìn)而強(qiáng)化

5、S-BES內(nèi)微生物的掛膜能力,但過(guò)大的電流也不利于生物膜的形成。針對(duì)自養(yǎng)/異養(yǎng)反硝化菌共存的S-BES,高電流對(duì)異養(yǎng)反硝化菌的抑制作用要大于對(duì)自養(yǎng)反硝化菌的抑制作用。
  (4)生活污水經(jīng)好氧硝化-生物電化學(xué)耦合系統(tǒng)處理后,氨氮和TN的平均去除率分別為85.5±7.4%和47.8±10.2%,該系統(tǒng)對(duì)含氮類(lèi)污染物去除效果較好,但是在實(shí)驗(yàn)后期,該耦合系統(tǒng)出水硝酸鹽濃度有上升的趨勢(shì)。通過(guò)分析BES處理前后進(jìn)出水中的有機(jī)物成分發(fā)現(xiàn),蛋白

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