離子交換膜生物反應(yīng)器去除水源水中高氯酸鹽的研究.pdf

1、本論文從進(jìn)水高氯酸鹽濃度、進(jìn)水?dāng)嗝鎸挾群退νＡ魰r(shí)間三個(gè)方面展開討論,對離子交換膜生物反應(yīng)器(ion exchange membrane bioreactor,IEMB)去除水源水中高氯酸鹽的性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。通過分析運(yùn)行過程中各項(xiàng)指標(biāo)的變化規(guī)律,確定了離子交換膜生物反應(yīng)器的最佳運(yùn)行條件及設(shè)計(jì)參數(shù)。采用電鏡掃描(SEM)、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)和克隆技術(shù)相結(jié)合的方法,解析了運(yùn)行過程中微生物種群結(jié)構(gòu)的演替

2、變化,并通過DNA測序確定了優(yōu)勢菌的種類。
　　 在水力停留時(shí)間一定的條件下,通過改變進(jìn)水ClO4-濃度研究離子交換膜生物反應(yīng)器的性能。試驗(yàn)結(jié)果表明,①隨著進(jìn)水ClO4-濃度的增加,出水ClO4-濃度升高,ClO4-去除率降低。當(dāng)進(jìn)水ClO4-濃度的范圍在29.30～104.24μg/L內(nèi),出水ClO4-濃度的范圍為0.04～19.00μg/L,除了運(yùn)行第49d和第51d之外,均滿足美國環(huán)保署(USEPA)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)18μg/L

3、。②ClO4-膜通量隨著進(jìn)水ClO4-濃度的增加呈增大的趨勢。③在進(jìn)水ClO4-濃度增大的初期,厭氧生物反應(yīng)器污泥上清液中ClO4-濃度、水流動室出水Cl-濃度和出水電導(dǎo)率值增大。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,污泥上清液中ClO4-濃度逐漸降低,一般保持在10μg/L以下;出水Cl-濃度緩慢下降,最后穩(wěn)定在90mg/L左右;出水電導(dǎo)率值呈逐漸下降趨勢,最后保持在279μs/cm左右。
　　 在相同運(yùn)行條件下,考察了進(jìn)水?dāng)嗝鎸挾鹊淖兓瘜﹄x子

4、交換膜生物反應(yīng)器性能的影響。結(jié)果顯示:①水流動室出水ClO4-濃度和ClO4-膜通量隨進(jìn)水?dāng)嗝鎸挾鹊脑龃蠖黾?出水Cl-濃度隨進(jìn)水?dāng)嗝鎸挾鹊脑龃蠖鴾p小。②水流動室出水電導(dǎo)率的值與水流動室的尺寸有關(guān),進(jìn)水?dāng)嗝鎸挾仍酱?電導(dǎo)率變化幅度越大。③厭氧生物反應(yīng)器污泥上清液中ClO4-濃度隨進(jìn)水?dāng)嗝鎸挾鹊脑龃蠖黾?。在運(yùn)行過程中,厭氧生物反應(yīng)器中的高氯酸鹽會產(chǎn)生暫時(shí)積累現(xiàn)象,經(jīng)2～8d后被還原至4μg/L以下。
　　 在進(jìn)水ClO4-濃度

5、一定的條件下,研究水力停留時(shí)間的變化對離子交換膜生物反應(yīng)器性能的影響。研究結(jié)果表明:①隨著HRT的減小,出水ClO4-濃度、ClO4-膜通量、出水Cl-濃度和出水電導(dǎo)率呈增大的趨勢。②在HRT減小的初期,厭氧生物反應(yīng)器污泥上清液中ClO4-濃度增大,隨后ClO4-濃度逐漸降低或達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),一般保持在2.0μg/L以下。
　　 通過SEM、PCR-DGGE和克隆技術(shù)相結(jié)合的方法考察了進(jìn)水ClO4-濃度對離子交換膜生物反應(yīng)器微生物

6、種群結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,微生物的形念發(fā)生了顯著的變化,但整個(gè)運(yùn)行過程桿菌和球菌為主要變化菌種。DGGE條帶比較圖及系統(tǒng)進(jìn)化樹都說明,運(yùn)行過程中微生物的多樣性良好,且群落發(fā)生了復(fù)雜的變化。反應(yīng)器系統(tǒng)中的菌群主要包括α、β、γ、δ-變形菌綱、放線菌綱、梭菌綱和擬桿菌綱,其中變形菌門為主要菌群。雖然微生物在整個(gè)運(yùn)行過程中發(fā)生了復(fù)雜變化,但是系統(tǒng)中存在某些菌種在整個(gè)過程中保持優(yōu)勢地位,如Desulfovibrio al