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硫基自养反硝化处理市政污水的性能研究
1
作者
刘蕊
施海仁
+5 位作者
常丽如
李伟
黄宇
赵姗姗
李坚
潘元
《环境化学》
北大核心
2025年第8期3059-3072,共14页
硫自养反硝化技术因无需投加碳源即可脱除水中硝态氮,达到降低水体富营养化风险的同时,具备节约脱氮成本、产泥量低等优点而备受关注.单质硫自养反硝化的应用受限于系统持续降低的酸碱度.硫铁矿作为电子供体虽具有成本低廉的优点,但矿...
硫自养反硝化技术因无需投加碳源即可脱除水中硝态氮,达到降低水体富营养化风险的同时,具备节约脱氮成本、产泥量低等优点而备受关注.单质硫自养反硝化的应用受限于系统持续降低的酸碱度.硫铁矿作为电子供体虽具有成本低廉的优点,但矿石中的铁、硫溶出速率限制了反硝化脱氮反应速率.为探究如何持续高效脱氮,维持反应系统稳定的酸碱条件,并尽可能减少硫酸根的产生,构建了硫(B1)、硫-菱铁矿(B2)、硫-黄铁矿(B3)、硫-石灰石-麦饭石(B4)4种反应体系,以实际污水厂二级处理出水为实验进水,测试4种反应系统在不同空床停留时间、进水硝态氮浓度下的脱氮性能.结果表明,相较于其他反应体系,B4系统具备更好的pH缓冲能力,实验过程中该系统出水pH平均下降量仅为0.12,为自养反硝化菌提供了适宜生长的稳定的酸碱环境.除单质硫外,麦饭石中溶出的Fe^(2+)提供了额外的反硝化电子供体,将反应区域从麦饭石表面拓展到液相中.得益于稳定的pH条件和S、Fe^(2+)电子供体,B4系统中的微生物种类和数量分布呈更加多样性及均衡性趋势,系统中检出的Thiobacillus(8.7%)、Sulfurimonas(13.6%)、Ferritrophicum(18%)等脱氮功能菌均促进了反硝化脱氮.B4系统在各反应阶段均呈现最优的脱氮效果,中间产物亚硝态氮最不易发生累积.在空床停留时间为1—24 h时,该系统硝态氮去除率约为100%.当空床停留时间降低为0.5 h时,进水硝态氮浓度14.8—18.3 mg·L^(-1),其硝态氮去除率达91.5%±8.5%,硝态氮去除负荷最高可达0.88 kg·m^(-3)·d^(-1).实验过程中出水硫酸根浓度均低于250 mg·L^(-1),满足《生活饮用水标准》(GB 5749—2006)中对出水硫酸根浓度的要求.本研究提供了一种十分具有应用潜力的硫-石灰石-麦饭石填料组合,在短时空床停留时间、低碳氮比的深度处理工艺段具有较高的工程应用价值.
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关键词
自养反硝化
硫基
市政二级出水
硝态氮去除负荷
高通量测序.
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职称材料
题名
硫基自养反硝化处理市政污水的性能研究
1
作者
刘蕊
施海仁
常丽如
李伟
黄宇
赵姗姗
李坚
潘元
机构
合肥中盛水务发展有限公司
中国科学技术大学环境科学与工程系
出处
《环境化学》
北大核心
2025年第8期3059-3072,共14页
基金
安徽省科技重大专项项目
安徽省重点研发计划(2021d07050001,2022l07020033)资助.
文摘
硫自养反硝化技术因无需投加碳源即可脱除水中硝态氮,达到降低水体富营养化风险的同时,具备节约脱氮成本、产泥量低等优点而备受关注.单质硫自养反硝化的应用受限于系统持续降低的酸碱度.硫铁矿作为电子供体虽具有成本低廉的优点,但矿石中的铁、硫溶出速率限制了反硝化脱氮反应速率.为探究如何持续高效脱氮,维持反应系统稳定的酸碱条件,并尽可能减少硫酸根的产生,构建了硫(B1)、硫-菱铁矿(B2)、硫-黄铁矿(B3)、硫-石灰石-麦饭石(B4)4种反应体系,以实际污水厂二级处理出水为实验进水,测试4种反应系统在不同空床停留时间、进水硝态氮浓度下的脱氮性能.结果表明,相较于其他反应体系,B4系统具备更好的pH缓冲能力,实验过程中该系统出水pH平均下降量仅为0.12,为自养反硝化菌提供了适宜生长的稳定的酸碱环境.除单质硫外,麦饭石中溶出的Fe^(2+)提供了额外的反硝化电子供体,将反应区域从麦饭石表面拓展到液相中.得益于稳定的pH条件和S、Fe^(2+)电子供体,B4系统中的微生物种类和数量分布呈更加多样性及均衡性趋势,系统中检出的Thiobacillus(8.7%)、Sulfurimonas(13.6%)、Ferritrophicum(18%)等脱氮功能菌均促进了反硝化脱氮.B4系统在各反应阶段均呈现最优的脱氮效果,中间产物亚硝态氮最不易发生累积.在空床停留时间为1—24 h时,该系统硝态氮去除率约为100%.当空床停留时间降低为0.5 h时,进水硝态氮浓度14.8—18.3 mg·L^(-1),其硝态氮去除率达91.5%±8.5%,硝态氮去除负荷最高可达0.88 kg·m^(-3)·d^(-1).实验过程中出水硫酸根浓度均低于250 mg·L^(-1),满足《生活饮用水标准》(GB 5749—2006)中对出水硫酸根浓度的要求.本研究提供了一种十分具有应用潜力的硫-石灰石-麦饭石填料组合,在短时空床停留时间、低碳氮比的深度处理工艺段具有较高的工程应用价值.
关键词
自养反硝化
硫基
市政二级出水
硝态氮去除负荷
高通量测序.
Keywords
autotrophic denitrification
sulfur-based
secondary wastewater
nitrate removal loading
high-throughput sequencing
分类号
X-1 [环境科学与工程]
O6 [理学—化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
硫基自养反硝化处理市政污水的性能研究
刘蕊
施海仁
常丽如
李伟
黄宇
赵姗姗
李坚
潘元
《环境化学》
北大核心
2025
0
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