隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展與人類生活水平的提高,廢水產(chǎn)生量不斷增加。其中,許多工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水和城市污水中都有含硫污染物,廢水排放所致的硫素污染嚴(yán)重威脅著人類健康和生態(tài)安全。這類廢水的有效治理技術(shù)已成為環(huán)保界急需攻克的難題。研究證明,一些微生物能夠以硝酸鹽為電子受體將硫化物氧化成單質(zhì)硫。據(jù)此,筆者提出了用廢水生物處理系統(tǒng)中硝化段產(chǎn)生的硝酸鹽來氧化厭氧段產(chǎn)生的硫化物,達(dá)到氮硫同時去除的設(shè)想,并對同步厭氧生物脫氮除硫工藝的運(yùn)行性能和微生物特性進(jìn)行了較為全面而深入的研究,主要結(jié)論如下： 1)研發(fā)了自養(yǎng)型同步厭氧生物脫氮除硫工藝。該工藝啟動時間較短,運(yùn)行26天,硫化物和硝酸鹽的容積去除率分別達(dá)到文獻(xiàn)報道水平；該工藝容積效率較高,穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時,容積硫化物去除速率和容積硝酸鹽去除速率分別為3.73kg·m-3·d-1和0.80 kg·m-3.d-1；該工藝基質(zhì)耐受性較好,當(dāng)進(jìn)水硫化物濃度高于580mg·L-1時,硫化物去除率仍可保持在90%以上；該工藝水力適應(yīng)性較強(qiáng),當(dāng)HRT從1天縮短到0.13天時,硫化物去除率保持在99%以上,硝酸鹽去除率保持在92%以上。 2)優(yōu)化了同步厭氧生物脫氮除硫工藝的操作條件。 ①揭示了不同氮素基質(zhì)對工藝性能的影響。以硝酸鹽作為電子受體優(yōu)于亞硝酸鹽。硝酸鹽型脫氮除硫工藝所能耐受的最大進(jìn)水硫化物濃度和硫化物去除速率均優(yōu)于亞硝酸鹽型脫氮除硫工藝。同步脫氮除硫污泥對電子供體的耐受性強(qiáng)于電子受體。以靈敏度比作為判據(jù),同步脫氮除硫菌受硫化物的影響不顯著；而受硝酸鹽／亞硝酸鹽的影響較大,其中受亞硝酸鹽的影響更大。同步脫氮除硫污泥對亞硝酸鹽的親和力略高于硝酸鹽,其半飽和常數(shù)分別為0.26±0.08 mg·L-1和0.35±0.09 mg·L-1。 ②揭示了硫氮比對工藝性能的影響。從高效性、穩(wěn)定性及選擇性方面看,單質(zhì)硫型厭氧生物同步脫氮除硫工藝(硫氮摩爾比為5：2)明顯優(yōu)于混合型和硫酸鹽型(硫氮摩爾比分別為5：5和5：8)。在所試范圍內(nèi),單質(zhì)硫型厭氧生物同步脫氮除硫工藝效能明顯高于混合型和硫酸鹽型,其硫化物和硝酸鹽的容積去除速率高達(dá)4.86 kg·m-3·d-1和0.99 kg·m-3·d-1。單質(zhì)硫型脫氮除硫工藝穩(wěn)定性好,各項出水指標(biāo)的波動相對較小。將硫氮摩爾比調(diào)控在較高水平(如5：2),可提高同步厭氧生物同步脫氮除硫反應(yīng)對單質(zhì)硫和氮?dú)獾倪x擇性。且在所試的3種進(jìn)水硫氮摩爾比下,實(shí)際反應(yīng)的硫氮摩爾比有靠攏5：2的趨勢。③揭示了pH和堿度對工藝運(yùn)行性能的影響�？刂品磻�(yīng)液pH在7.0±0.1范圍時的容積效能高于控制進(jìn)水pH時的相應(yīng)值。維持反應(yīng)所需的中性條件時,堿度宜控制在454.1±40.5 mg CaCO3·L-1。反應(yīng)過程中的堿度變化(增量)可以指示反應(yīng)器內(nèi)主導(dǎo)反應(yīng)的類型及其反應(yīng)進(jìn)度。單質(zhì)硫型、硫酸鹽型和混合型生物脫氮除硫反應(yīng)的硫化物去除量與堿度減少量之比分別為2.27、2.00和5.00。④揭示了沖擊負(fù)荷對工藝運(yùn)行性能的影響。同步厭氧生物脫氮除硫反應(yīng)器對基質(zhì)濃度沖擊的響應(yīng)過程可分為沖擊期、慣性期和恢復(fù)期。其中出水硫化物濃度對基質(zhì)濃度沖擊的響應(yīng)較為靈敏,可用作反應(yīng)器性能變化的指示參數(shù)。同步厭氧生物脫氮除硫反應(yīng)器對基質(zhì)濃度沖擊的響應(yīng)與其沖擊強(qiáng)度有關(guān),出水pH值及基質(zhì)濃度顯著升高,且各性能指標(biāo)的響應(yīng)強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度呈正相關(guān)。同步厭氧生物脫氮除硫反應(yīng)器對基質(zhì)濃度的沖擊具有良好的恢復(fù)能力,所需的恢復(fù)時間短于30 h(7.5 HRT)。 3)研究了同步厭氧生物脫氮除硫工藝的微生物學(xué)特性。 ①考察了同步脫氮除硫反應(yīng)器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時的污泥特性與微生物生態(tài)學(xué)特性。同步脫氮除硫污泥沉降性能優(yōu)良。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的同步脫氮除硫反應(yīng)器中,污泥粒徑在0.54-3.99 mm之間,其中62.5%污泥直徑在1.67-2.83 mm范圍。顆粒污泥濕密度為1.08 kg·m-3,沉降速度在56.13-171.43 m·h-1之間。同步脫氮除硫污泥結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良。同步脫氮除硫顆粒污泥由污泥亞單位(菌膠團(tuán)和絮體污泥)復(fù)合而成,污泥表面微生物以桿菌為主,內(nèi)部微生物形態(tài)多樣。同步脫氮除硫污泥生物種群豐富。運(yùn)用PCR-DGGE技術(shù)分析表明,同步脫氮除硫污泥中特征性條帶較多,微生物種類多樣性較高,其中以變形菌門的微生物為主。 ②分離研究了脫氮除硫功能菌。從長期運(yùn)行的脫氮除硫污泥中,分離獲得了兩個菌株(菌株CB和菌株CS),經(jīng)形態(tài)學(xué)觀察和16S rDNA序列比對,將其歸入芽孢桿菌屬,菌株CB與Bacillus pseudofirmus OF4最為接近,菌株CS與Bacillus hemicellulosilytus、Bacillus halodurans最為接近。首次試驗證明芽孢桿菌菌株具有脫氮除硫功能,其中菌株CB對硝酸鹽、硫化物的轉(zhuǎn)化能力及親和力大于菌株CS。經(jīng)Biolog板檢測,菌株CB的基質(zhì)多樣性不明顯,菌株CS則可利用Biolog板中多種碳源。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

同步厭氧脫氮除硫工藝及微生物學(xué)特性的研究6.5一7.5或9.0時，轉(zhuǎn)化率顯著降低，pH為9.5時反應(yīng)惡化(繆應(yīng)棋，200hnakuma:等(2005)發(fā)現(xiàn)，若不控制反應(yīng)器中pH值，當(dāng)最大硫化物容20kgm一3.d一I時，硫化物去除率為90%;若將反應(yīng)液pH維持在8.0左化物容積負(fù)荷為19kg，m一，·d一’，硫化物的去除率為100%。而李亞新等(2無色硫細(xì)菌在生物膜反應(yīng)器中處理含硫化物廢水時發(fā)現(xiàn)，出水pH及其硫的回收率呈線性關(guān)系。當(dāng)出水pH為8.9一9.2時，單質(zhì)硫回收率最大。

在30℃恒溫培養(yǎng)3天后，在培養(yǎng)基上出現(xiàn)菌落。菌株CB革蘭氏染色陰性;菌體細(xì)胞呈桿狀，兩端鈍圓，大小為(0一0.75)林 mx(l.5一 1.8)林m;具端生鞭毛(圖8.1左):有芽抱，呈卵圓形，端生，胞囊稍膨大(圖8.3左)。從細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征看，細(xì)胞壁表面光滑，外有類似莢膜包裹，有鋸齒狀突起(圖8.1右)。在選擇性培養(yǎng)基上，該菌落為白色，呈圓形，大小0.5一 1mm、表面光滑，易挑起。到紐巴---一菌株CS林mx(2一 2.5)圖8.1菌株CB透射電鏡照片 F19.8.1TEMPhotosofstrainCB革蘭氏染色陰性，菌體細(xì)胞呈桿狀，兩端鈍圓，大小為(0.5一0.75)林m(圖8.2左);無鞭毛;有芽抱，呈卵圓形，亞端生，胞囊稍膨大(圖8.2右)。在選擇性培養(yǎng)基上，該菌落為白色，呈圓形，大小0.1一o.Zmm、表面光滑
【引證文獻(xiàn)】

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1 劉曉;楊梅;楊永;;有機(jī)廢水生物脫硫脫氮技術(shù)[J];工業(yè)水處理;2012年07期

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1 唐崇儉;厭氧氨氧化工藝特性與控制技術(shù)的研究[D];浙江大學(xué);2011年

本文編號：2888705