论文部分内容阅读
本实验主要研究了有机物和硝酸盐的存在对硫自养-电化学氢自养组合工艺还原高氯酸盐性能的影响,并探讨了水力停留时间(HRT)对该工艺可能产生的影响。该工艺以CO2为碳源、以S0和H2为电子供体,在进水ClO4-浓度为30mg/L、HRT为6h、电流强度为35mA的条件下进行高氯酸盐还原菌的培养与驯化。该反应器以硫自养段还原高氯酸盐时产生的H+作为电化学氢自养段还原高氯酸盐的前驱物,这既可以为氢自养高氯酸盐还原菌还原高氯酸盐提供电子供体H2,又可以降低出水的pH值。通过调节水力停留时间可以控制出水中SO42-浓度。反应器对高氯酸盐的去除效果随着进水中NO3--N浓度的逐渐增加而降低,当进水NO3--N从0mg/L增加到50mg/L时,反应器高氯酸盐去除率从99%降至50%以下,硝酸盐的去除率也降至45%以下。由于硝酸根离子的氧化还原电位高于高氯酸盐,它会优先于高氯酸盐结合电子从而对高氯酸盐的还原产生抑制作用。反应过程中存在严重的S0的歧化作用,出水中SO42-浓度的增加量远大于理论值。当进水中有机物浓度从0mg/L增加到150mg/L时,反应器高氯酸的去除率始终保持在99%以上。但当进水COD浓度增加至300mg/L时,反应器高氯酸盐去除率降至97%,出水pH值也大幅降低。在有机物存在的情况下,微生物会优先选择有机物作为电子供体,这会导致出水中S042-浓度随着COD浓度的增加逐渐降低,出水中ORP值也不断下降。反应器出水具有强烈的刺激性气味,这说明反应器在硫酸盐还原菌的作用下产生了H2S。当在进水中同时加入有机物和硝酸盐时,反应器在整个反应过程中都具有很好的高氯酸盐去除率,出水中SO42-浓度有所增加。当进水NO3--N为50mg/L、COD为150 mg/L,HRT由6h缩短至4h时,反应器高氯酸盐的去除率从99%降至97%,硝酸盐的去除率则始终保持在99%以上。当HRT从6h缩短为4h和2h时,反应器硫段出水中的ClO4-浓度稍有增大,但反应器高氯酸盐去除率仍保持在99%以上；继续缩短HRT至1h时,反应器硫段出水和氢段出水中的ClO4-浓度大幅增加,反应器高氯酸盐去除率降至50%。通过调节反应器的HRT,可以控制出水中SO42-浓度。出水中的SO42-浓度随着HRT的减小而不断降低。出水pH值和ORP值则随着HRT的减小而升高。在整个反应过程中,反应器内始终保持着良好的厌氧环境,ClO4-减少量与Cl-增加量的摩尔比接近1：1,被还原的ClO4-全部转化为Cl-,不存在中间产物ClO3-和ClO2-的积累。pH值变化范围为7.3～8.35,可以满足高氯酸盐还原菌正常新陈代谢所需要的条件。