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,達到氮硫同時去除的設想,并對同步厭氧生物脫氮除硫工藝的運行性能和微生物特性進行了較為全面而深入的研究,主要結論如下： 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,運行26天,硫化物和硝酸鹽的容積去除率分別達到文獻報道水平；該工藝容積效率較高,穩(wěn)態(tài)運行時,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；該工藝基質耐受性較好,當進水硫化物濃度高于580mg·L-1時,硫化物去除率仍可保持在90%以上；該工藝水力適應性較強,當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4.86 kg·m-3·d-1和0.99 kg·m-3·d-1。單質硫型脫氮除硫工藝穩(wěn)定性好,各項出水指標的波動相對較小。將硫氮摩爾比調控在較高水平(如5：2),可提高同步厭氧生物同步脫氮除硫反應對單質硫和氮氣的選擇性。且在所試的3種進水硫氮摩爾比下,實際反應的硫氮摩爾比有靠攏5：2的趨勢。③揭示了pH和堿度對工藝運行性能的影響�？刂品磻簆H在7.0±0.1范圍時的容積效能高于控制進水pH時的相應值。維持反應所需的中性條件時,堿度宜控制在454.1±40.5 mg CaCO3·L-1。反應過程中的堿度變化(增量)可以指示反應器內(nèi)主導反應的類型及其反應進度。單質硫型、硫酸鹽型和混合型生物脫氮除硫反應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揭示了沖擊負荷對工藝運行性能的影響。同步厭氧生物脫氮除硫反應器對基質濃度沖擊的響應過程可分為沖擊期、慣性期和恢復期。其中出水硫化物濃度對基質濃度沖擊的響應較為靈敏,可用作反應器性能變化的指示參數(shù)。同步厭氧生物脫氮除硫反應器對基質濃度沖擊的響應與其沖擊強度有關,出水pH值及基質濃度顯著升高,且各性能指標的響應強度與沖擊強度呈正相關。同步厭氧生物脫氮除硫反應器對基質濃度的沖擊具有良好的恢復能力,所需的恢復時間短于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特性。 ①考察了同步脫氮除硫反應器穩(wěn)態(tài)運行時的污泥特性與微生物生態(tài)學特性。同步脫氮除硫污泥沉降性能優(yōu)良。在穩(wěn)態(tài)運行的同步脫氮除硫反應器中,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構性能優(yōu)良。同步脫氮除硫顆粒污泥由污泥亞單位(菌膠團和絮體污泥)復合而成,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。運用PCR-DGGE技術分析表明,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、硫化物的轉化能力及親和力大于菌株CS。經(jīng)Biolog板檢測,菌株CB的基質多樣性不明顯,菌株CS則可利用Biolog板中多種碳源。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：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特性的研究6.5一7.5或9.0時，轉化率顯著降低，pH為9.5時反應惡化(繆應棋，200hnakuma:等(2005)發(fā)現(xiàn)，若不控制反應器中pH值，當最大硫化物容20kgm一3.d一I時，硫化物去除率為90%;若將反應液pH維持在8.0左化物容積負荷為19kg，m一，·d一’，硫化物的去除率為100%。而李亞新等(2無色硫細菌在生物膜反應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系。當出水pH為8.9一9.2時，單質硫回收率最大。

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)。從細胞結構特征看，細胞壁表面光滑，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】

相關期刊論文 前1條

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

相關博士學位論文 前1條

1 唐崇儉;厭氧氨氧化工藝特性與控制技術的研究[D];浙江大學;2011年

本文編號：2888705