硫碳混合复三维电极-生物膜自养还原高氯酸盐的研究
近年来，在世界范围内的地下水和地表水中均检测到高氯酸盐的存在，由于高氯酸盐摄入人体后会导致甲状腺激素的分泌不足，进而抑制人体正常的新陈代谢和生长发育，因此高氯酸盐已经引起世界范围内人们的高度重视。然而由于高氯酸盐在水体中的浓度较低并且具有很强的稳定性，因此高氯酸盐的去除已经成为近现代饮用水工业中所面临的最大的挑战之一。
目前已经有很多关于饮用水中高氯酸盐去除技术的研究，而本实验是将生物法和电化学法联合起来组成硫碳混合复三维电极.生物膜工艺，研究此工艺对饮用水中高氯酸盐的去除效果，优化试验运行参数，并观察实验过程中微生物的种群形态变化。反应体系中的兼性厌氧微生物利用H2和S作电子供体，在厌氧环境下对高氯酸盐进行还原，其降解途径为ClO4-→ClO3-→ClO2-→Cl-+O2，其中从ClO4-到ClO3-这一步是反应的限速步骤。
本研究采用四个平行的反应器A、B、C、D，分别研究进水浓度、HRT、通电下电流和HRT的改变对高氯酸盐还原的影响，实验结果表明：
1.取自污水处理厂的污泥经过目标污染物培养驯化后，其降解高氯酸盐的能力得到大大提高，降解300mg/L的高氯酸盐从最初的7天缩短到驯化后的3天。
2.在接种污泥挂膜、驯化的过程中，由于某些实验条件设置不合理，反应器A的挂膜效果并不理想，所以在后来对其他的反应器进行挂膜时，将接种污泥由厌氧泥改为了好氧泥，其挂膜效果大大提高。
3.反应器A、B、C、D在实验运行过程中，均能保持较好的适宜微生物生长的pH、溶解氧和氧化还原电极(ORP)。
4.在不通电条件下。保持反应器A的水力停留时间(HRT)为18h，改变进水浓度分别为50μg/L、70μg/L、120μg/L和200μg/L，实验结果表明，进水ClO4-浓度为70μg/L时ClO4-的去除效果和出水水质最好，是最佳进水浓度；保持反应器B的进水浓度为70μg/L，改变HRT分别为18h、12h、8h和4h，实验结果表明，HRT为8h时，高氯酸盐的去除效果最高，出水水质最好，是最佳HRT。
5.在通电条件下。保持反应器C的进水ClO4-浓度为10mg/L，HRT为12h，改变通电电流分别为30mA、50mA和60mA，实验结果表明，电流为60mA时，高氯酸盐的去除效率和出水水质最好，是最佳电流；保持反应器D的进水ClO4-浓度为10mg/L，电流为30mA，改变HRT分别为12h、8h和4h，实验结果表明，HRT为8h时的高氯酸盐去除效率高，出水水质好，能耗低，是最佳的HRT。在D反应器中，菌种Thauera phenylacetica，unidentified eubacterium clone BSV87，Thermotogales str.SRI-15，Acidovorax sp.BSB421，bacterium JN18＿A7＿F*，Levilinea saccharolytica，Desulfomicrobium escambiense存在于整个反应器中，其中bacterium JN18＿A7＿F*为反应器下部的优势菌，反应器的中部和上部的优势菌变为Desulfomicrobium escambiense。
6.反应器C、D表明硫碳混合复三维电极-生物膜工艺能够高效地去除饮用水中的ClO4-，出水中Cl-浓度的增加量证明了ClO4-基本被完全降解，但是由于实验过程中S颗粒可能发生歧化反应，生成大量的SO42-，影响出水水质。
高氯酸盐;微生物技术;电极生物膜反应器;饮用水处理
中国海洋大学
硕士
环境工程
高孟春
2012
中文
TU991.2
82
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）