【摘要】：目前,水體富營養(yǎng)化問題已成為全球性的環(huán)境問題。市政污水處理廠的二級出水因其排放量大,且氮磷濃度遠(yuǎn)高于引起富營養(yǎng)化的限值,成為造成和加重水體富營養(yǎng)化的主要原因之一。因此,對二級出水中氮磷的深度處理十分必要。本研究以硫鐵礦和二級出水中殘留的有機(jī)物為共同電子供體同步去除二級出水中的氮磷。探討硫鐵礦的除磷能力及硫鐵礦反硝化系統(tǒng)去除合成二級出水中低濃度氮磷的可行性。并考察硫鐵礦粒徑、初始NO_3~--N和NH_4~+-N濃度及碳源條件對反硝化系統(tǒng)脫氮除磷性能的影響。同時(shí),通過物料平衡計(jì)算、微生物群落分析、反應(yīng)前后硫鐵礦的XPS表征等方式探討硫鐵礦混合營養(yǎng)反硝化系統(tǒng)的除磷機(jī)理和脫氮過程,并對二級出水中富里酸(FA)的可生物利用性進(jìn)行研究。主要研究結(jié)果如下:硫鐵礦自身具有除磷能力,可在6 h內(nèi)去除75.3%的PO_4~(3-)-P。以硫鐵礦為自養(yǎng)反硝化的電子供體去除合成二級出水中的氮磷時(shí),在6 d內(nèi),12 mg/L的NO_3~--N可去除98%,出水NO_3~--N濃度為0.26±0.05 mg/L;初始濃度為1.5 mg/L的PO_4~(3-)-P可在24 h內(nèi)被完全去除,出水PO_4~(3-)-P濃度為0.39±0.27 mg/L。影響因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表示,硫鐵礦粒徑越大,越難以被化學(xué)和生物氧化,從而除磷效果越差。而當(dāng)硫鐵礦粒徑小于1.00 mm時(shí),其對系統(tǒng)的脫氮性能沒有顯著影響,但當(dāng)粒徑大于1.00mm,反硝化能力被抑制。較高的初始NO_3~--N濃度和NH_4~+-N濃度對脫氮速率具有不利影響;在不同的碳源條件下均能實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷,采用FA模擬二級出水中的有機(jī)物時(shí)可以進(jìn)行反硝化作用,并發(fā)現(xiàn)在反硝化過程中FA先被分解為微生物可利用的類蛋白物質(zhì)后再被利用,同時(shí)伴隨著腐殖化趨勢。此外,當(dāng)系統(tǒng)中同時(shí)存在有機(jī)和無機(jī)碳源時(shí),硫鐵礦自養(yǎng)反硝化與異養(yǎng)反硝化為協(xié)同作用。以葡萄糖模擬二級出水中殘留的有機(jī)物時(shí),反硝化過程為兩階段反應(yīng)。前36 h主要發(fā)生異養(yǎng)反硝化,主要功能菌屬為Simplicipira和Cloacibaterium;36 h后主要發(fā)生自養(yǎng)反硝化,主要功能菌屬為Sulfurimonas和Thiobacillus。異養(yǎng)反硝化的貢獻(xiàn)度為55%~62%。系統(tǒng)中的PO_4~(3-)-P主要通過與硫鐵礦化學(xué)和生物氧化(Dechloromonas和Ferritrophicum)產(chǎn)生的Fe~(3+)結(jié)合生成FePO_4沉淀以及被Fe(OH)_3吸附絡(luò)合而去除。本研究的研究結(jié)果為硫鐵礦自養(yǎng)反硝化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ),有助于開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的氮磷深度處理技術(shù)。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703
【圖文】：

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文D8 focus，Bruker，德國），設(shè)置的衍射角（2θ）范圍為 0~90o。硫鐵礦的如圖 2-1 所示。結(jié)果顯示天然硫鐵礦與 FeS2的晶體結(jié)構(gòu)相似度達(dá) 92%，說成分為 FeS2，此外 XRD 圖譜雜峰較少，顯示沒有其他礦物存在。為了進(jìn)一步對硫鐵礦的元素成分進(jìn)行分析，采用能譜儀（Energy disptrometer，EDS）（SSX-550, SHIMADZU, 日本）測定天然硫鐵礦的元素組顯示天然硫鐵礦由含量（w/w）為 41.19%的 Fe，36.69%的 S，20.59%的 O，i 和 0.43%的 Al 組成。其中，O 元素的檢出可能是由于硫鐵礦在清洗與烘中表面被 O2和水氧化生成了 SO42-（Sánchez-Andrea et al., 2011）。

磷性能了不同系統(tǒng)中 PO43--P 濃度的變化趨勢。從圖中可看大幅度降低，這可能是由于含 Fe2+的溶液在配制后晚，導(dǎo)致其中部分 Fe2+被氧化，而硫鐵礦在清洗與觸，導(dǎo)致硫鐵礦表面也被部分氧化，如式（2-et al., 2011；Chandra et al., 2010）。氧化后產(chǎn)生的 沉淀或絡(luò)合，造成 PO43--P 濃度的迅速降低。FeS2+3.5O2+H2O→Fe2++2SO42-+2H+Fe2++0.25O2+H+→Fe3++0.5H2O

FeSO4+M 和 FeSO4+M+N 兩個(gè)系統(tǒng)中 PO43--P 濃度在 0.9~1.1 mg/L 范圍內(nèi)波動，沒有顯著變化，說明活性污泥菌膠團(tuán)對 PO43--P 沒有吸附作用。圖 2-3 顯示了在 4 個(gè)系統(tǒng)中 Fe2+和總鐵的濃度變化趨勢。在添加硫鐵礦的系統(tǒng)中，F(xiàn)e2+和總鐵的濃度均維持在較低的水平（< 1 mg/L），這一現(xiàn)象印證了硫鐵礦在厭氧條件下自身氧化和溶出較弱的推論。而在添加 FeSO4的系統(tǒng)中，F(xiàn)e2+和總鐵的濃度均在前 0.5 h 降低后維持穩(wěn)定，這與 PO43--P 濃度變化相契合。FeSO4+M 和FeSO4+M+N 兩個(gè)系統(tǒng)中的 Fe2+和總鐵濃度分別穩(wěn)定在 8.47 ±1.27、8.86 ±1.10 mg/L和 9.09 ±0.96 mg/L、9.14 ±1.10 mg/L，比 FeSO4+N 系統(tǒng)中穩(wěn)定后的 Fe2+和總鐵濃度（10.87 ±0.27 和 11.53 ±0.38 mg/L）分別約低 2.40、2.01 和 2.44、2.39 mg/L，但圖2-2 顯示這兩個(gè)系統(tǒng)中的 PO43--P 去除量比 FeSO4+N 系統(tǒng)減少約 0.3 mg/L。一方面這可能是由于接種的微生物中殘留的磷較多，另一方面，可能是由于接種的微生物（如Dechloromonas 和 Ferritrophicum）氧化了部分 Fe2+生成沉淀（詳見 3.3.4.1）。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李文超;石寒松;王琦;周駿;;硫自養(yǎng)反硝化技術(shù)在污廢水處理中應(yīng)用研究進(jìn)展[J];水處理技術(shù);2017年08期

2 袁瑩;周偉麗;王暉;;不同載體條件的硫自養(yǎng)反硝化脫氮試驗(yàn)[J];凈水技術(shù);2012年06期

3 葉良濤;左勝鵬;;脫氮硫桿菌自養(yǎng)反硝化及其影響因素研究進(jìn)展[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2011年03期

4 張彥浩;鐘佛華;夏四清;;利用氫自養(yǎng)反硝化菌處理硝酸鹽污染地下水的研究[J];水處理技術(shù);2009年05期

5 夏四清;鐘佛華;張彥浩;;氫自養(yǎng)反硝化去除水中硝酸鹽的影響因素研究[J];中國給水排水;2008年21期

6 鄧旭亮;王愛杰;榮麗麗;肖勇;王禎華;;硫自養(yǎng)反硝化技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];工業(yè)水處理;2008年03期

7 阮峗杰;譚洪新;羅國芝;王晨堯;車軒;孫大川;;硫自養(yǎng)反硝化對含鹽水體脫氮及其動力學(xué)模型[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2009年02期

8 袁瑩;周偉麗;王暉;何圣兵;;不同電子供體的硫自養(yǎng)反硝化脫氮實(shí)驗(yàn)研究[J];環(huán)境科學(xué);2013年05期

9 王豫琪;張?jiān)鰪?qiáng);陳園;沈志紅;王珍;何國強(qiáng);;基于碳酸氫鈉為碳源的氫自養(yǎng)反硝化去除地下水中硝酸鹽研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

10 王暉;周偉麗;歐陽麗華;張振家;;硫自養(yǎng)反硝化結(jié)合生物活性炭處理硝酸鹽廢水[J];中國給水排水;2011年09期

相關(guān)會議論文 前7條

1 鄭猛;盛彥清;孫韶玲;趙國強(qiáng);王婧;;硫?qū)渥责B(yǎng)反硝化反應(yīng)器脫氮性能的影響[A];環(huán)境工程2017增刊2下冊[C];2017年

2 宋孟;李棒;梁帥;王洪杰;;污水廠尾水硫自養(yǎng)反硝化人工濕地強(qiáng)化脫氮研究[A];2017中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會科學(xué)與技術(shù)年會論文集（第二卷）[C];2017年

3 李棒;宋孟;梁帥;王洪杰;;硫/沸石自養(yǎng)反硝化生物濾池同步脫氮除磷工藝研究[A];2017中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會科學(xué)與技術(shù)年會論文集（第二卷）[C];2017年

4 胡金翠;李德生;邢薇;李金龍;;pH對多元微電解自養(yǎng)反硝化脫氮效果及微生物群落結(jié)構(gòu)影響分析[A];2017中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會科學(xué)與技術(shù)年會論文集（第二卷）[C];2017年

5 阮起煬;蔡偉偉;陳瑤;高旭;周江源;姚宏;;河北某淀粉廠沼氣脫硫工藝及成本效益分析[A];《環(huán)境工程》2019年全國學(xué)術(shù)年會論文集（中冊）[C];2019年

6 車軒;羅國芝;譚洪新;吳嘉敏;蔣燕;齊巨龍;孫大川;;脫氮硫桿菌的分離鑒定和反硝化特性研究[A];2007年中國水產(chǎn)學(xué)會學(xué)術(shù)年會暨水產(chǎn)微生態(tài)調(diào)控技術(shù)論壇論文摘要匯編[C];2007年

7 王愛杰;陳川;任南琪;劉春爽;鄧旭亮;;廢水碳氮硫同步脫除新工藝及其功能微生物分析[A];第十次全國環(huán)境微生物學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 本報(bào)記者 鄧淑華;勇往直前的人，沒有終點(diǎn)[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2019年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 李金龍;基于Fe基質(zhì)生物載體的低C/N比污水自養(yǎng)反硝化脫氮研究[D];北京交通大學(xué);2018年

2 佟爽;基于自養(yǎng)反硝化工藝處理低有機(jī)碳水中硝酸鹽技術(shù)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2017年

3 鄭猛;地表水中硝態(tài)氮的去除及其與硫的相關(guān)性[D];中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所;2017年

4 李彭;不同電子供體深度脫氮工藝及微生物群落特征研究[D];清華大學(xué);2014年

5 胡思海;航天發(fā)射場苯系物和硝酸鹽的異養(yǎng)與自養(yǎng)反硝化協(xié)同去除作用[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

6 陸彩霞;氫自養(yǎng)反應(yīng)器去除飲用水中高濃度硝酸鹽的研究[D];天津大學(xué);2010年

7 王茹;鐵型脫氮技術(shù)及其微生物學(xué)特性研究[D];浙江大學(xué);2017年

8 郭鴻亮;Pseudomonas sp.C27反硝化脫硫的蛋白質(zhì)組學(xué)分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王佩琦;混合營養(yǎng)型反硝化的脫氮性能及其微生物群落解析[D];上海交通大學(xué);2018年

2 張穩(wěn);基于硫鐵礦自養(yǎng)反硝化同步去除二級出水中氮磷的研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2019年

3 馬景德;FeS自養(yǎng)反硝化與厭氧氨氧化耦合總氮去除及微生物特征[D];華南理工大學(xué);2019年

4 李楊;不同電子供體的硫自養(yǎng)反硝化脫氮效能比較與脫氮機(jī)制研究[D];上海交通大學(xué);2017年

5 張浩;東陽市污水處理廠硫自養(yǎng)反硝化生物濾池協(xié)同鐵鹽化學(xué)除磷深度處理工程技術(shù)應(yīng)用[D];遼寧大學(xué);2018年

6 左宇;硫自養(yǎng)生物反硝化過程N(yùn)_2O排放特征與機(jī)制研究[D];北京化工大學(xué);2018年

7 付炳炳;采用含硫鐵化學(xué)污泥作為電子供體的自養(yǎng)反硝化性能研究[D];華南理工大學(xué);2018年

8 周艷;氫自養(yǎng)反硝化與納米鐵還原耦合體系去除地下水中硝酸鹽研究[D];成都理工大學(xué);2018年

9 葛小帥;Paracoccus denitrificans ZGL1硫鐵共基質(zhì)自養(yǎng)反硝化過程研究[D];大連理工大學(xué);2018年

10 劉凡;硫鐵礦自養(yǎng)反硝化性能及條件優(yōu)化研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2018年

本文編號：2804087