復(fù)極性三維電極耦合曝氣生物濾池處理城市污水的試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的提高，新型微量污染物藥品及個(gè)人護(hù)理用品（PPCPs）在城市二級(jí)生化處理后的污水環(huán)境中頻頻被發(fā)現(xiàn)。這些有機(jī)物具有持久性、富集性和難生物降解等特點(diǎn)，若排放到河流中不僅造成了污染，而且對(duì)人類的健康有一定的影響，必須在傳統(tǒng)工藝上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新。
　　本文根據(jù)復(fù)極性三維電極與曝氣生物濾池的運(yùn)行特性，構(gòu)建復(fù)極性三維電極耦合曝氣生物濾池反應(yīng)器，探討其對(duì)含有典型PPCPs的模擬城市二級(jí)生活污水的處理效能，從濾池運(yùn)行工況

2、和微生物多樣性兩個(gè)主要方面對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行深入的研究。
　　選取γ型氧化鋁作為粒子電極的載體，過渡金屬M(fèi)n、Fe、Sn的氧化物作為催化活性組分，經(jīng)過載體的預(yù)處理、浸漬、干燥與活化焙燒等過程制備出單組份及不同金屬氧化物比例的負(fù)載型粒子電極，并考察其對(duì)濃度為200mg/L苯酚的去除效果，發(fā)現(xiàn)Mn：Sn=2:1的粒子電極去除苯酚的最佳實(shí)驗(yàn)條件為：電極板間距5cm，電解質(zhì)0.1mol/LNa2SO4，pH5.16，去除效果高達(dá)80％。

3、　　將制備成功的粒子電極填充于復(fù)極性三維電極中并與下部裝有沸石的曝氣生物濾池組合成復(fù)極性三維耦合曝氣生物濾池反應(yīng)器，采用接種活性污泥法掛膜馴化，同時(shí)與普通曝氣濾池進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)表明：在20天后復(fù)極性三維電極耦合曝氣生物濾池對(duì)氨氮和CODcr去除穩(wěn)定，均達(dá)到80%以上的去除率，而普通曝氣生物濾池對(duì)氨氮和CODcr去除波動(dòng)較大。在電流的作用下，電生物耦合濾池中微生物細(xì)胞膜通透性的增強(qiáng)，加快了其對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用，促進(jìn)了微生物的生長(zhǎng)繁殖，

4、表現(xiàn)出較好的掛膜啟動(dòng)速率和穩(wěn)定性。
　　在穩(wěn)定運(yùn)行階段，分別研究了電流強(qiáng)度，水力停留時(shí)間，目標(biāo)PPCPs有機(jī)物濃度對(duì)復(fù)極性三維電極耦合曝氣生物濾池反應(yīng)器的影響。研究表明：電流強(qiáng)度為0.5A時(shí)，促進(jìn)了反應(yīng)速率和反應(yīng)催化程度，復(fù)極性三維電極耦合曝氣生物濾池對(duì) CODcr、氨氮和TOC的平均去除率為92.3%、91.1%和85.8%明顯高于普通曝氣生物濾池；典型PPCPs有機(jī)物濃度為0.1mg/L時(shí)，電生物耦合濾池中三維電極部分的催化氧

5、化功能使得濾池對(duì)CODcr、氨氮和 TOC的降解高于普通曝氣濾池；水力停留時(shí)間為3.5h時(shí)，濾池中污水與微生物的接觸時(shí)間增加，三維電極對(duì)污染物的催化降解更加充分，復(fù)極性三維電極耦合曝氣生物濾池對(duì)CODcr、氨氮和TOC的平均去除率達(dá)到最佳，分別為95.1%、91.9%和86.8%。
　　在穩(wěn)定運(yùn)行階段的最佳工況下，由于苯扎貝特和布洛芬較卡馬西平易生物降解，所以兩組濾池對(duì)布洛芬和苯扎貝特的去除率稍高，差別較小，而對(duì)卡馬西平的平均去除

6、率分別為38.8%和17.6%。
　　為了考察濾池的時(shí)空變化特性，分別對(duì)兩組濾池沿程的氨氮和CODcr做了研究，發(fā)現(xiàn)兩組濾池沿著水流方向?qū)Π钡虲ODcr的去除均成上升趨勢(shì)，復(fù)極性三維電極耦合曝氣生物濾池的上升速率快于普通曝氣生物濾池；反沖洗后兩組濾池對(duì)氨氮、CODcr和TOC的去除速率均有不同程度的降低，復(fù)極性三維電極耦合曝氣生物濾池所需的恢復(fù)時(shí)間更短。
　　采用高通量測(cè)序研究復(fù)極性三維電極耦合曝氣生物濾池中微生物的多樣性

7、，發(fā)現(xiàn)復(fù)極性三維電極耦合曝氣生物濾池中微生物群落結(jié)構(gòu)不同于普通曝氣生物濾池，三維電極陽極區(qū)域的生物膜中存在變形菌門的細(xì)菌和Ferruginibacter屬，以及具有降解有機(jī)物的功能菌硝化螺旋菌門Nitrospira，F(xiàn)erruginibacter屬，小囊菌屬Nannocystis；電生物耦合濾池下部由于三維電極的影響存在嚴(yán)格的好氧型氧化有機(jī)物的優(yōu)勢(shì)菌群腐螺旋菌屬Saprospiraceae，黃桿菌屬Flavobacterium以及Zoo