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硫化物生物氧化为单质硫的研究

【摘要】: 水体中的硫化物会影响废水的处理,如果硫化物从水中以H2S的形式逸出,不但会引起人的神经中毒,而且能与大气层的臭氧反应生成硫酸,形成酸雨。利用无色硫细菌(Colorless Sulfur Bacteria,CSB)氧化硫化物生成单质硫是治理硫化物废水的有效途径。本课题从土壤中筛选出脱硫菌,测定该菌的生长曲线并优化其生长条件,然后在摇瓶中初步研究了该菌的脱硫效果。在气升式反应器(Airlift Loop Reactor,ALR)中,接种经过富集培养的菌种,反应器启动成功后,对硫化物生物氧化过程进行研究,考查了反应器中pH的变化情况、进水硫化物浓度、水力停留时间和曝气量对硫化物生物氧化的影响,并重点探讨了氧化还原电位(Oxidation-Reduction Potential,ORP)在硫化物生物氧化为单质硫过程中的应用。 研究结果表明:无色硫细菌在28-30℃、起始pH为7.0时生长较好,其生长的最佳硫代硫酸钠浓度为10 g/L,最佳氮源为氯化铵,浓度为400 mg/L。初步脱硫结果表明:该脱硫菌可以较好地降解硫化物。反应器中,pH上升会使得硫酸根生成率增加,pH在7.85至8.5之间,反应器运行效果较好;随着进水硫化物浓度的提高,硫化物的去除率和硫酸根的生成率逐渐减小,曝气量QAIR为2000 L/h,水力停留时间(Hydraulic Remain Time,HRT)为2.78 h条件下,进水硫化物浓度达到550 mg/L时,反应器不能正常运行;硫化物的去除率随着HRT的减小而下降,控制HRT在2.0-3.0 h时比较合适;在一定的进水硫化物浓度和HRT条件下,QAIR过小会使得硫化物去除率不高,而过大却又使得硫化物过度氧化为硫酸根;以调节曝气量来控制ORP的大小,在进水浓度为350 mg/L的条件下,随着ORP的降低,硫化物的去除率和硫酸根的生成率均呈现下降的趋势。不同容积负荷下,控制ORP在-380~-340 mV均可得到单质硫的最大生成率。在HRT为2.78 h时,改变进水浓度为230和465 mg/L,其单质硫生成率均在-380~-340 mV时最大。

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