包埋固定化微生物的硫自养反硝化实验研究

吴亚丽 | -> | 965| 1| 0.56934MB |硝酸氮,自养反硝化,硫代硫酸盐,固定化,包埋

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摘要:采用升流式颗粒污泥床,外加Na2 S2O3作为电子供体,在室温下连续运行220 d,结合硫自养反硝化与固定化包埋技术进行脱氮实验,考察包埋颗粒的驯化条件、影响因素和最佳运行条件. 进水负荷( 以N 计) 维持0. 22 kg / (m3·d) ,包埋颗粒经23 d驯化成功,NO -3 -N (100 mg /L) 几乎完全去除. 连续实验结果表明,脱氮效果受温度、进水NO -3浓度和HRT 因素影响,受温度制约最大,春秋季室温下进水负荷可达0. 96 kg / (m3·d) ,最低水力停留时间( HRT) 达到1 h,NO -3 -N和TN 的去除率均达到90% ~ 100% ,最高去除速率均达到39. 8 mg / ( L·h) ,冬季最低HRT 达2 h. 系统出水无NO -2 -N和S2 - 累积. 分子生物学实验显示包埋颗粒经驯化得到反硝化功能菌并逐渐增殖.
    在处理湖泊、景观水、饮用水源地源水等低C /N污水的实际工程中,自养反硝化技术在传统脱氮工艺中更具优势,如产泥量极少、出水无二次污染、无外加有机基质降低运行操作费用等[1]. 利用还原态硫作为电子供体的硫自养反硝化研究一直以来是自养反硝化脱氮研究的热点[2]. 万东锦等[3]利用硫磺单质在室温厌氧条件下对地下水进行脱氮处理,发现反应受温度影响较大,20℃ 以上利于反硝化的进行,NO -3 -N去除率可达99% ,最低HRT 达1. 8 h,单
质S 被氧化产生的SO2 -4离子与去除掉的NO -3离子呈正相关. Sierra-Alvarez 等[4]采用硫/ 石灰石自养反硝化工艺处理地下水,进水为100 mg /L 的NO -3 -N污水经处理可达到完全去除,最高进水负荷可达0. 3 kg / (m3·d) ,出水无NO -2 -N 和S2 - 的积累.Vaiopoulou 等[5]考察不同S /N 比对于同步脱氮除硫的影响,表明自养反硝化产泥较少,出水无氮氧化物
积累. Zhang 等[6]通过实验对比PVA 包埋脱氮硫杆菌进行自养反硝化与未包埋的细菌进行反硝化脱氮,结果表明二者均不受硫化物的抑制作用,最佳反应温度与pH 条件保持不变,而包埋菌的反硝化效率更高. Gadekar 等[7]通过间歇实验和连续实验研究脱氮硫杆菌的反硝化特性,表明针对不同浓度的NO -3 -N 污水,采用各条件下的最佳S /N 比和HRT均能达到良好的脱氮效果,出水中单质S 与SO2 -4的浓度变化受进水中S2 - 与NO -3 -N 浓度的影响.
    多数研究认为硫自养反硝化是耗碱产酸反应[8,9],以单质S 为电子供体往往需要添加CaCO3以提供碱度控制反应pH 环境,文献[10 ~ 13]都对该工艺的实验效果和动力学有深入的研究,对硫自养反硝化功能菌也有相关研究[14],随着同步脱氮除硫用于异养和自养反硝化[15 ~ 17]的工艺不断改进,与固定化技术相结合[18]也成为研究热点,生物固定化技术可能使系统在更苛刻的条件下获得更好的处理效果[19,20]. 而在各类还原态硫的电子供体中,S2O2 -3溶解度高,使得系统传质优于单质S,同时考虑到Na2 S2O3较Na2 S 更稳定,对系统内pH 环境影响不大,本研究选用硫代硫酸盐作为电子供体,并采用包埋颗粒培养驯化出反硝化功能菌进行脱氮实验,旨在改进自养反硝化工艺,同时考察包埋颗粒驯化条件、脱氮效果、影响因素及运行稳定性,并进一步在分子生物学方面对包埋颗粒中功能菌的驯化过程作初步探究.
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