【摘要】：城市污水管網(wǎng)中產(chǎn)生的硫化氫(H_2S)氣體不僅對人體有毒害作用,而且會引起污水管道老化腐蝕,傳統(tǒng)方法雖然可對一定長度的污水管道硫化物起到控制作用,但投加藥劑或硝酸鹽(NO_3~-)等電子受體往往會隨污水一同流動,難以對產(chǎn)生硫化物濃度較高的污水管道節(jié)點起到控制作用,目前針對污水管道中持續(xù)產(chǎn)生硫化物較強的“點源”,則缺乏適用性強的控制技術(shù)。本文提出了電極介導(dǎo)污水管道調(diào)控硫轉(zhuǎn)化(SO_4~(2-)→S~(2-)→S~0),來控制市政污水管道H_2S氣體產(chǎn)生的思路,以污水管道中產(chǎn)生硫化物濃度較強的管道連接處為研究對象,討論了生物陽極及管道生物膜的馴化效果;考察了水質(zhì)參數(shù)(硫酸鹽(SO_4~(2-))和有機物)和不同操作條件(電導(dǎo)率、陰極面積和陽極電位)對電極介導(dǎo)污水管道調(diào)控硫轉(zhuǎn)化的影響,從而優(yōu)化系統(tǒng)運行條件;解析了在電極系統(tǒng)作用下管道內(nèi)的硫轉(zhuǎn)化途徑。具體的研究結(jié)論如下:(1)在陽極表面微生物馴化過程中,硫化物氧化菌(如Rhodobacter和Arcobacter)和單質(zhì)硫氧化菌(如Thiobacillus)不斷在陽極表面上富集,從第6個周期開始,系統(tǒng)內(nèi)單質(zhì)硫(S~0)能達到的最高濃度維持在72 mg L~(-1),此時活性較強的產(chǎn)電菌和硫氧化功能菌等在陽極表面富集成功;管道生物膜經(jīng)過長期馴化也得到了相應(yīng)的功能菌落,這些功能菌群的富集為微生物電極系統(tǒng)調(diào)控硫轉(zhuǎn)化,控制H_2S氣體產(chǎn)生提供了保障。(2)SO_4~(2-)的濃度在50-200 mg L~(-1)范圍內(nèi)時,SO_4~(2-)的濃度變化不會對陽極硫轉(zhuǎn)化作用產(chǎn)生影響;當(dāng)有機物濃度在100-300 mg L~(-1)之間時,有機物濃度越高,在微生物陽極作用下的出水中S~0所占比例越高,H_2S控制效果越好,當(dāng)有機物濃度達到300 mg L~(-1)之后,出水中的硫化物(H_2S和S~(2-))所占比例保持在14%,H_2S控制效果不再發(fā)生變化。(3)本文發(fā)現(xiàn)當(dāng)電導(dǎo)率為9.75 mS cm~(-1)時,在生物陽極的作用下出水中的硫化物(H_2S、S~(2-))所占比例最低(8%),S~0所占比例最高(71%),此時微生物電極系統(tǒng)硫轉(zhuǎn)化效果最好;當(dāng)陰極直徑大于8 cm之后,系統(tǒng)出水中的硫化物(H_2S、S~(2-))所占比例保持在8.2%,S~0所占比例維持在70%,H_2S控制效果不再受陰極面積影響,因此陰極直徑為8 cm時最優(yōu);當(dāng)陽極電勢為100 mV時,在生物陽極的作用下,94%的硫化物被氧化成S~0,出水中的H_2S所占比例幾乎為0%,此時陽極電勢較為適宜。(4)在電極系統(tǒng)的作用下,管道內(nèi)的硫轉(zhuǎn)化路徑主要為:在陽極表面,首先S~(2-)在硫化物氧化功能菌作用下氧化成S~0,44%的S~0被水流沖刷掉或者落入管道底部,而剩余覆蓋在陽極表面的S~0被單質(zhì)硫氧化菌進一步氧化為SO_4~(2-),從而有效緩解S~0沉積現(xiàn)象,陽極S~(2-)氧化速率是S~0氧化速率的4.4倍,它們之間存在的速率差為定向調(diào)控S~(2-)轉(zhuǎn)化為S~0,控制H_2S產(chǎn)生提供了可能,在管道底部,污水中的SO_4~(2-)在硫酸鹽還原菌作用下生成S~(2-),產(chǎn)生的S~(2-)在陽極表面生成S~0,落入管道底部的S~0在單質(zhì)硫還原菌作用下被還原成S~(2-),管道底部SO_4~(2-)和S~0同時發(fā)生還原反應(yīng),這些過程中系統(tǒng)內(nèi)共生的微生物起到了關(guān)鍵性作用。
【圖文】：

研究技術(shù)路線圖

OH） 99.99% 上海振企化學(xué)試劑有限公司2.2.2 實驗裝置本章節(jié)采用了兩個模擬污水管道連接井裝置（如圖2.1），一個用于陽極生物膜馴化，另一個用于對照實驗，當(dāng)微生物陽極馴化好之后，有微生物陽極的裝置繼續(xù)進水，另一個裝置用于管道SRB生物膜馴化，其加工材料為聚碳酸酯有機玻璃，本實驗是以《給排水標(biāo)準(zhǔn)圖集》中 1500圓形混凝土污水連接井為研究對象，連接井高度為3 m，混凝土井室內(nèi)徑為1.5 m，，上下游管徑均為1 m，由上述污水管道連接井尺寸按10:1的比例縮小得到
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703

【參考文獻】

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本文編號：2634342