有機電子供體對單室生物電化學系統(tǒng)處理硝酸鹽廢水性能影響及機理研究.pdf

1、本文構建了一套單室生物電化學系統(tǒng)(Single chamberbioelectrochemical system，S-BES)，利用其陰、陽極內部電子傳遞轉移特征，實現(xiàn)了陽極產電和陰極硝酸鹽還原去除的協(xié)同作用。考察了碳源和電場兩個關鍵因子對S-BES脫氮性能的影響，探明了S-BES內部有機物和硝酸鹽污染物的降解轉化途徑，并從微生物代謝、信號分子分泌等角度探討了電極生物膜的成膜機理，最終通過設計小型的S-BES反硝化反應器，考察了其處理實

2、際硝化尾水的工程可行性。本研究主要獲得如下幾個結論:
　　(1)在添加了NaHCO3的S-BES中，硝酸鹽容積去除率達到了0.44±0.08 g/(m3·h)，與生物對照反應器相比去除性能提高了30％。進水中含有的少量有機物有助于S-BES構建自/異養(yǎng)菌共生系統(tǒng)，有效降低系統(tǒng)出水亞硝酸鹽濃度并有助于提高硝酸鹽去除性能。通過收集穩(wěn)壓條件下的電流信息，表明系統(tǒng)中存在陽極產電和陰極反硝化的協(xié)同作用。當C/N從2.0升高到3.5時，系統(tǒng)的

3、自養(yǎng)反硝化脫氮貢獻率從72.74％降低到了50.23％。
　　(2)碳源種類對S-BES性能影響研究表明:以NaHCO3為單一碳源的S-BES中出現(xiàn)了明顯的亞硝酸鹽累積并且可溶性微生物產物(Soluble microbial product，SMP)與可溶性化學需氧量(Solublechemical oxygen demand，SCOD)SMP/SCOD比值也較高，而有機碳源的加入在一定程度上可減少S-BES中SMP的產生量。此外

4、，簡單碳源更易被異養(yǎng)微生物直接代謝利用進而促進異養(yǎng)反硝化過程;復雜碳源則更易被陽極微生物利用進行產電并導致明顯的亞硝酸鹽累積現(xiàn)象。
　　(3)電場對S-BES性能影響研究表明:當電流從5mA升高到15 mA時，添加了淀粉和NaHCO3的S-BES硝酸鹽去除率分別提高了20％和37％。但是繼續(xù)升高電流，只有添加了NaHCO3的S-BES硝酸鹽去除率繼續(xù)上升。適宜的電流有助于微生物通過分泌DSF類信號分子提高胞外聚合物的分泌量進而強化

5、S-BES內微生物的掛膜能力，但過大的電流也不利于生物膜的形成。針對自養(yǎng)/異養(yǎng)反硝化菌共存的S-BES，高電流對異養(yǎng)反硝化菌的抑制作用要大于對自養(yǎng)反硝化菌的抑制作用。
　　(4)生活污水經(jīng)好氧硝化-生物電化學耦合系統(tǒng)處理后，氨氮和TN的平均去除率分別為85.5±7.4％和47.8±10.2％，該系統(tǒng)對含氮類污染物去除效果較好，但是在實驗后期，該耦合系統(tǒng)出水硝酸鹽濃度有上升的趨勢。通過分析BES處理前后進出水中的有機物成分發(fā)現(xiàn)，蛋白