硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器脫氮特性研究

張晨曉，郭延凱，杜海峰，張　超，王思慧，廉　靜，郭建博

(1.河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊　050018；2.河北省污染防治生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊　050018)

?

硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器脫氮特性研究

張晨曉1,2，郭延凱1,2，杜海峰1,2，張超1,2，王思慧1,2，廉靜1,2，郭建博1,2

(1.河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊050018；2.河北省污染防治生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊050018)

摘要：以硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器脫氮為研究體系，對(duì)其反硝化特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明，反應(yīng)器完成掛膜后，15天可完成對(duì)反應(yīng)器內(nèi)硫自養(yǎng)菌的馴化，相比于其他的硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器，所用時(shí)間較短，進(jìn)水pH值為8，t(HRT)為4.3 h，進(jìn)水硝酸鹽質(zhì)量濃度為70 mg/L時(shí)，脫氮率可穩(wěn)定在90%以上，反硝化速率達(dá)18.5 mg/(L·h)(以N元素計(jì))；反應(yīng)器上、中、下部均有脫氮硫桿菌，且中、下部較多。反應(yīng)器的最佳進(jìn)水硝酸鹽質(zhì)量濃度為50 mg/L，最適溫度為30~35 ℃，最佳進(jìn)水pH值為7~8，硝酸鹽去除率可達(dá)90%以上。

關(guān)鍵詞：水污染防治工程；硫自養(yǎng)反硝化；馴化；脫氮；溫度；pH值

張晨曉，郭延凱，杜海峰，等.硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器脫氮特性研究[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2016,37(1):96-101.

隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，大量污染物被排放到水體中[1]，其中硝酸鹽作為主要污染物質(zhì)已經(jīng)普遍存在，并有逐年加劇的趨勢(shì)。廢水中超標(biāo)的硝酸鹽嚴(yán)重影響人體健康[2]，因此如何去除水體中的硝酸鹽成為亟待解決的問(wèn)題。目前經(jīng)濟(jì)有效的硝酸鹽處理技術(shù)之一是生物脫氮技術(shù)，分為異養(yǎng)反硝化技術(shù)和自養(yǎng)反硝化技術(shù)。異養(yǎng)反硝化技術(shù)需投加甲醇等有機(jī)碳源，存在成本高、后續(xù)有二次污染等問(wèn)題[3-5]，而自養(yǎng)反硝化法可用無(wú)機(jī)物作為電子供體，不需要外加有機(jī)物，因而出水不會(huì)殘留有機(jī)物[6-8]。

1材料與方法

1.1　實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)所用硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器為升流式固定床反應(yīng)器，圖1為實(shí)驗(yàn)裝置圖。反應(yīng)器內(nèi)徑為10 cm，有效高度為33 cm，有效容積為1.0 L，材質(zhì)為有機(jī)玻璃。反應(yīng)器內(nèi)硫單質(zhì)和石英砂按體積比為3∶1混合均勻后填裝，硫單質(zhì)裝填體積為1.2 L。硫顆粒和石英砂粒徑均為2~3 mm。反應(yīng)器有4個(gè)出水口，本實(shí)驗(yàn)測(cè)定的出水來(lái)自出水口4，掃描電鏡中所取泥樣分別來(lái)自出水口1、出水口2、出水口3。

圖1　實(shí)驗(yàn)裝置圖Fig.1　Schematic of the experiment apparatus

1.2　接種污泥

本實(shí)驗(yàn)采用的活性污泥取自石家莊市橋西污水處理廠的二次沉淀池，為縮短反硝化反應(yīng)器的掛膜和馴化時(shí)間，先對(duì)污泥進(jìn)行培養(yǎng)，將1 L污泥放入2 L的錐形瓶，并添加培養(yǎng)液，且定期更換，培養(yǎng)液成分為150 mg/L的硝酸鹽、0.5 g/L的酵母粉和1.5 g/L的胰蛋白胨。考察每次更換新培養(yǎng)液后18 h硝酸鹽的去除率，經(jīng)3次培養(yǎng)后具有較好的反硝化特性，硝酸鹽的去除率為88.7%。取其中300 mL污泥接種至反應(yīng)器內(nèi)(生物量為0.35 g/L，以SS計(jì)，下同)。

1.3　實(shí)驗(yàn)用水

本實(shí)驗(yàn)采用人工模擬高濃度硝酸鹽地下水，反應(yīng)器用水均為自來(lái)水，為快速生成生物膜，迅速提高生物量，采用異養(yǎng)反硝化進(jìn)行掛膜啟動(dòng)。開始時(shí)甲醇和硝酸鹽(以氮計(jì))的質(zhì)量濃度比(ρ(COD)∶ρ(N))為6∶1，之后逐漸減少甲醇的量直至為0。硝酸鹽的質(zhì)量濃度為200 mg/L，微量元素的體積分?jǐn)?shù)為2 mL/L，微量元素中各物質(zhì)組成(以質(zhì)量濃度計(jì))：EDTA二鈉鹽(63.68 mg/L)，ZnSO4(2.2 mg/L)，CaCl2(5.5 mg/L)，MnSO4(4.32 mg/L)，F(xiàn)eSO4·7H2O(5 mg/L)，Na2MoO4·2H2O(2.11 mg/L)，CuSO4·5H2O(1.57 mg/L)，CoCl2·6H2O(1.61 mg/L)。20天后，硝酸鹽的去除率穩(wěn)定在90%以上，反應(yīng)器掛膜成功。掛膜完成后，對(duì)硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器進(jìn)行馴化，馴化分為3個(gè)階段[9]：高硝酸鹽選擇壓階段(1)，降低硝酸鹽負(fù)荷階段一(2)和降低硝酸鹽負(fù)荷階段二(3)，3個(gè)階段模擬進(jìn)水條件如表1所示。

1.4　分析方法

表1　馴化階段運(yùn)行條件

2結(jié)果與討論

2.1　反應(yīng)器的掛膜啟動(dòng)和硫自養(yǎng)反硝化菌的馴化

反應(yīng)器掛膜啟動(dòng)過(guò)程中以甲醇為有機(jī)碳源，并逐步減少甲醇的投入量直至為0，當(dāng)硝酸鹽去除率穩(wěn)定在90%以上，說(shuō)明反應(yīng)器掛膜成功，同時(shí)可以觀察到反應(yīng)器內(nèi)部有棕黑色的生物膜形成。

2.1.1馴化過(guò)程中反應(yīng)器出水變化

反硝化馴化階段保持進(jìn)水pH值為8，t(HRT)為4.3 h不變，改變進(jìn)水硝酸鹽的濃度，考察其反硝化效果。反應(yīng)器馴化期間硝酸鹽去除效果如圖2所示。

圖2　馴化階段進(jìn)出水濃度變化曲線Fig.2　Concentration curve of influent and effluent in domestication stage

在馴化第1階段硝酸鹽的去除率只有20%左右，同時(shí)出水中亞硝酸鹽的質(zhì)量濃度在21 mg/L左右，反硝化平均速率為10.8 mg/(L·h)(以N元素計(jì)，下同)，這是由于硝酸鹽進(jìn)水負(fù)荷過(guò)高，同時(shí)亞硝酸鹽的積累抑制了反硝化菌的活性；第2階段進(jìn)水硝酸鹽的質(zhì)量濃度為100 mg/L，經(jīng)過(guò)2天馴化硝酸鹽的去除率達(dá)到了90%左右，出水亞硝酸鹽的質(zhì)量濃度下降到13 mg/L左右，反應(yīng)器馴化到第5天后，硝酸鹽的去除率開始降低，第8天時(shí)降到50%，之后又逐漸升高，到第9天時(shí)為72%，反硝化速率為20.51 mg/(L·h)，推測(cè)原因?yàn)榉磻?yīng)器內(nèi)異養(yǎng)菌利用殘留有機(jī)物及死亡細(xì)胞作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行異養(yǎng)反硝化，導(dǎo)致反硝化效率迅速提高，而第5天時(shí)反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)物被耗盡，致使異養(yǎng)反硝化菌活性降低，反硝化效率逐漸下降，此時(shí)反硝化作用逐漸由自養(yǎng)反硝化菌來(lái)完成；第3階段進(jìn)水硝酸鹽的質(zhì)量濃度調(diào)整為70 mg/L，此階段運(yùn)行6天后硝酸鹽的去除率較為穩(wěn)定達(dá)到90%以上，同時(shí)出水基本沒有亞硝酸鹽的積累，反硝化速率約為18.5 mg/(L·h)，此時(shí)自養(yǎng)反硝化菌活性逐漸增強(qiáng)，反硝化效率也逐漸提高。隨著反硝化效率的逐漸穩(wěn)定，表明硫自養(yǎng)反硝化馴化完成。劉佃娜等[16]研究的硫自養(yǎng)反硝化強(qiáng)化垂直流人工濕地脫氮系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)1個(gè)多月的馴化，系統(tǒng)的出水效果基本穩(wěn)定，本實(shí)驗(yàn)中馴化過(guò)程約為15天，馴化時(shí)間大大縮短。

2.1.2馴化前后SEM分析

硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器馴化完成后，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)污泥及反應(yīng)器剛接種的污泥進(jìn)行電鏡分析，如圖3所示。

圖3 a)中可以看出，馴化前期污泥為絮體，有少量球菌、桿菌存在；馴化結(jié)束時(shí)，反應(yīng)器上部微生物較少，僅有少數(shù)的桿菌存在，大部分為絮體狀物質(zhì)(見圖3 b))；中部存在大量的桿菌，同時(shí)還有少量螺旋桿菌(見圖3 c))，形態(tài)與文獻(xiàn)[18]中所報(bào)道的脫氮硫桿菌(Thiobacillusdenitrificans)和脫氮硫小螺菌(Thiomicrospiradenitrificans)一致；下部微生物量最大，有大量桿狀菌和少量的螺旋狀菌(見圖3d))。反應(yīng)器內(nèi)生物量由下而上逐漸減少，原因?yàn)檫M(jìn)水負(fù)荷從下到上逐漸降低，下部負(fù)荷最大，電子受體最多，故細(xì)菌數(shù)量最多。

圖3　污泥掃描電鏡圖Fig.3　SEM of sludge samples

2.2　硫自養(yǎng)反硝化效果的影響因素

2.2.1進(jìn)水硝酸鹽濃度的影響

當(dāng)溫度為35 ℃，進(jìn)水pH值為8，t(HRT)為4.3 h時(shí)，改變進(jìn)水硝酸鹽的濃度，對(duì)進(jìn)、出水硝酸鹽及出水亞硝酸鹽的濃度進(jìn)行測(cè)定，如圖4所示。

圖4　進(jìn)水硝酸鹽氮濃度對(duì)硫自養(yǎng)反硝化的影響Fig.4　Effect of influent concentration of nitrate on sulfur autotrophic denitrification

進(jìn)水硝酸鹽的質(zhì)量濃度為50 mg/L左右時(shí)，硝酸鹽的去除率在95%以上，同時(shí)沒有亞硝酸鹽的生成。運(yùn)行第4天時(shí)，進(jìn)水硝酸鹽的質(zhì)量濃度增加到120 mg/L，硝酸鹽的去除率開始下降，之后上升到90%以上，出水基本無(wú)亞硝酸鹽，當(dāng)硝酸鹽的質(zhì)量濃度提高到300 mg/L左右時(shí)，穩(wěn)定運(yùn)行10天，硝酸鹽的去除率仍在80%左右，但出水中有5 mg/L左右的亞硝酸鹽，說(shuō)明達(dá)到了硫自養(yǎng)反應(yīng)器的最大硝酸鹽負(fù)荷，去除率下降，因此最適進(jìn)水硝酸鹽的質(zhì)量濃度為50 mg/L，高于劉佃娜等[16]的報(bào)道值，即在進(jìn)水硝酸鹽的質(zhì)量濃度為20 mg/L，t(HRT)為12 h時(shí)，硝酸鹽的去除率達(dá)到97%。

2.2.2溫度的影響

當(dāng)進(jìn)水pH值為8，進(jìn)水硝酸鹽的質(zhì)量濃度為50 mg/L，t(HRT)為4.3 h時(shí)，改變溫度，對(duì)硝酸鹽進(jìn)、出水及出水亞硝酸鹽濃度進(jìn)行測(cè)定，如圖5所示。

圖5　溫度對(duì)硫自養(yǎng)反硝化的影響Fig.5　　Effect of temperature on sulfur autotrophic denitrification

在30~35 ℃時(shí)，反硝化菌活性較高，出水基本無(wú)亞硝酸鹽，硝酸鹽的去除率可達(dá)90%，因此最佳溫度范圍為30~35 ℃。李天昕等[19]研究表明，脫氮硫桿菌的最適反硝化溫度為32.8 ℃。本實(shí)驗(yàn)中，在20 ℃時(shí)，出水硝酸鹽濃度較高，而在40 ℃時(shí)，出水亞硝酸鹽濃度較高，其原因可能是低溫對(duì)硝酸鹽還原酶抑制作用較大，而高溫環(huán)境對(duì)亞硝酸鹽還原酶的抑制作用較大[20-21]。

2.2.3pH值的影響

進(jìn)水硝酸鹽的質(zhì)量濃度為50 mg/L，pH值分別設(shè)定為5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，t(HRT)為4.3 h，對(duì)硝酸鹽進(jìn)、出水及出水亞硝酸鹽濃度進(jìn)行測(cè)定，如圖6所示。

圖6　pH值對(duì)硫自養(yǎng)反硝化的影響Fig.6　Effect of pH on sulfur autotrophic denitrification

pH值會(huì)改變底物以及微生物酶的帶電狀態(tài)，因此會(huì)影響微生物對(duì)底物的降解以及微生物酶的活性[22]。反應(yīng)器進(jìn)水pH值為7~8時(shí)，硝酸鹽的去除率最高可達(dá)96%。而低于7或高于8均會(huì)影響反硝化性能，由圖7可以看出進(jìn)水pH值在5和9時(shí)反應(yīng)器出水中有亞硝酸鹽，說(shuō)明反硝化菌受到抑制。DONOVAN等[23]的研究表明，pH值在6.8~7.4時(shí)，硫自養(yǎng)反硝化菌的反硝化效果較好。雖然硫自養(yǎng)反硝化過(guò)程產(chǎn)酸，但進(jìn)水pH值為7~8時(shí)，反應(yīng)體系的pH值可保持在硫反硝化菌的適宜范圍內(nèi)，故硝酸鹽去除率較高。因此，硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器進(jìn)水pH值范圍應(yīng)為7~8。袁玉玲等[24]的研究也表明，在pH值為7~8時(shí)，總氮(TN)的去除率最高達(dá)到100%，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。

3結(jié)論

1) 在硫自養(yǎng)反硝化菌馴化過(guò)程中，經(jīng)過(guò)5天的馴化，硝酸鹽的去除率基本可達(dá)70%以上，第2階段完成后，反硝化速率可達(dá)20.51mg/(L·h)；15天后馴化基本完成，硝酸鹽的去除率穩(wěn)定在90%以上，反硝化速率約為18.5mg/(L·h)。

2) 馴化完成后，反應(yīng)器上、中、下部均有桿菌存在，其中，中、下部較多，有大量桿菌和少量的螺旋狀菌。

3) 當(dāng)進(jìn)水硝酸鹽的質(zhì)量濃度分別為50，120和300mg/L時(shí)，硝酸鹽的去除率均在80%以上；20 ℃時(shí)，出水硝酸鹽濃度相對(duì)較高，而在40 ℃時(shí)，出水亞硝酸鹽濃度相對(duì)較高，可能原因是低溫對(duì)硝酸鹽還原酶抑制作用較大，而高溫環(huán)境對(duì)亞硝酸鹽還原酶的抑制作用較大；硫自養(yǎng)反硝化pH值適宜范圍為7~8。

參考文獻(xiàn)/References:

[1]陳延明，張華雨，趙麗君，等. 氧化還原介體在治理環(huán)境中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]. 河北工業(yè)科技，2013，30(4)：266-271.

CHEN Yanming, ZHANG Huayu, ZHAO Lijun, et al. Development and application of redox mediators for environmental protection [J]. Hebei Journal of Industrial Science and Technology, 2013, 30(4):266-271.

[2]雷立改，馬曉珍，魏福祥，等. 水中總氮、總磷測(cè)定方法的研究進(jìn)展[J]. 河北工業(yè)科技，2011，28(1)：72-76.

LEI Ligai, MA Xiaozhen, WEI Fuxiang, et al. Research progress of determination of total nitrogen and total phosphorus in seawater[J]. Hebei Journal of Industrial Science and Technology, 2011, 28(1):72-76.

[3]RITTMANN B. Hydrogen-based membrane-biofilm reactor solves oxidized contaminant problems[J]. Membrane Technology, 2002, 11: 6-10.

[4]OSAKA T, SHIROTANI K, YOSHIE S, et al. Effects of carbon source on denitrification efficiency and microbial community structure in a saline wastewater treatment process[J]. Water Research, 2008, 42(14): 3709-3718.

[5]ISAKA K, SUWA Y, KIMURA Y, et al. Anaerobic ammonium oxidation(anammox) irreversibly inhibited by methanol[J]. Applied Microbiology Biotechnology, 2008, 81(2): 379-385.

[6]CAMPOS J L, CARVALHO S, PORTELA R, et al. Kinetics of denitrification using sulphur compounds: Effects of S/N ratio, endogenous and exogenous compounds[J]. Bioresource Technology, 2008, 99(5): 1293-1299.

[7]ZHANG T C, LAMPE D G. Sulfur:Limestone autotrophic denitrification processes for treatment of nitrate-contaminated water: Batch experiments[J]. Water Research, 1999, 33(3): 599-608.

[8]葉良濤，左勝鵬. 脫氮硫桿菌自養(yǎng)反硝化及其影響因素研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理，2011，36(3)：58-63.

YE Liangtao, ZUO Shengpeng.Research advances in autotrophic denitrification byThibacillusdenitrificansand its influencing factors[J]. Environmental science and management, 2011, 36(3): 58-63.

[9]鄧旭亮，王愛杰，榮麗麗，等. 硫自養(yǎng)反硝化技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 工業(yè)水處理，2008，28(3)：13-16.

DENG Xuliang, WANG Aijie, RONG Lili. Present state of the sulfur-autotrophic denitrification technique and its developing trend[J]. Industrial Water Treatment, 2008, 28(3): 13-16.

[10]姜巍，曲久輝，雷鵬舉，等. 固定床自養(yǎng)反硝化去除地下水中的硝酸鹽氮[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2001，21(2)：133-136.

JIANG Wei, QU Jiuhui, LEI Pengju, et al. Nitrate nitrogen removal from ground water by autotrophic denitrification in a packed bed reactor[J]. China Environmental Science, 2001, 21(2): 133-136.

[11]王暉，周偉麗，歐陽(yáng)麗華，等. 硫自養(yǎng)反硝化結(jié)合生物活性炭處理硝酸鹽廢水[J]. 中國(guó)給水排水，2011，27(9)：29-32.

WANG Hui, ZHOU Weili, OUYANG Lihua, et al. Combined system of sulphur-based autotrophic denitrification and biological activated carbon for treatment of nitrate wastewater[J]. China Water & Wastewater, 2011, 27(9): 29-32.

[12]KOENING A, LIU L H. Autotrophic denitrification of landfill leachate using elemental sulfur[J]． Water Science Technology, 1996, 34(5): 469-476.

[13]阮赟杰，譚洪新，羅國(guó)芝，等. 硫自養(yǎng)反硝化對(duì)含鹽水體脫氮及其動(dòng)力學(xué)模型[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(2)：167-172.

RUAN Yunjie, TAN Hongxin, LUO Guozhi, et al. Nitrate removal and kinetic model of saline water by sulfur-based autotrophic denitrification[J]. Transactions of the CSAE, 2009, 25(2): 167-172.

[14]VAIOPOULOU E, MELIDIS P, AIVASIDIS A. Sulfide removal in wastewater from petrochemical industries by autotrophic denitrification[J]. Water Research, 2005, 39(17): 4101-4109.

[15]國(guó)家環(huán)保局總局水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法編輯委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M]．第4版.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[16]劉佃娜，何圣兵，周偉麗，等. 硫自養(yǎng)反硝化強(qiáng)化垂直流人工濕地脫氮性能研究[J]. 中國(guó)給水排水，2014，30(3)：14-18.

LIU Dianna, HE Shengbing, ZHOU Weili, et al. Nitrogen removal performance of vertical flow constructed wetland enhanced with sulfur autotrophic denitrification[J]. China Water & Wastewater, 2014, 30(3): 14-18.

[17]BATCHELOR B, LAWRENCE A W. Autotrophic denitrification using elemental sulfur[J]. Water Pollution Control Federation, 1978, 50(8): 1986-2001.

[18]LIU H, JIANG W, WAN D, et al. Study of a combined heterotrophic and sulfur autotrophic denitrification technology for removal of nitrate in water[J]. Journal of Hazardous Materials, 2009, 169(3): 23-28.

[19]李天昕，邱誠(chéng)翔，徐昊，等. 硫/石灰石自養(yǎng)反硝化處理低碳高氮城市污水的工藝[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014，8(3)：1062-1066.

LI Tianxin, QIU Chengxiang, XU Hao, et al. Low carbon and high nitrogen concentration municiple wastewater treatment with sulfur/limestone autotrophic denitrification technology[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2014, 8(3): 1062-1066.

[20]萬(wàn)東錦，劉會(huì)娟，雷鵬舉，等. 硫自養(yǎng)反硝化去除地下水中硝酸鹽氮的研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2009，3(1)：1-5.

WAN Dongjin, LIU Huijuan, LEI Pengju, et al. Study on the sulfur autotrophic denitrification of groundwater[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2009, 3(1): 1-5.

[21]王海燕，劉海濤，田華菡，等. 全自養(yǎng)生物脫氮新工藝研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2006，7(4)：1-6.

WANG Haiyan, LIU Haitao, TIAN Huahan, et al. Development of complete autotrophic ammonium removal processes[J]. Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control, 2006, 7(4): 1-6.

[22]許保玖，龍騰銳. 當(dāng)代給水與廢水處理原理[M].北京：高等教育出版社，2000.

[23]DONOVAN P K, ANN P W. Confirmation ofThiobacillusdenitrificansas a species of the genusThiobacillu, in theβ-subclass of the proteobacteria, with strain NCIMB 9548 as the type strain[J]. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2000, 50: 547-550．

[24]袁玉玲，李睿華. 硫磺/石灰石自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)脫氮除磷性能研究[J]. 環(huán)境科學(xué)，2011，32(7)：2041-2046.

YUAN Yuling, LI Ruihua. Performance of nitrogen and phosphorus removal of sulfur/limestone autotrophic denitrification system[J]. Environmental Science, 2011, 32(7): 2041-2046.

ZHANG Chenxiao, GUO Yankai, DU Haifeng, et al.Denitrification characteristics of a sulfur autotrophic denitrification reactor[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2016,37(1):96-101.

Denitrification characteristics of a sulfur autotrophic denitrification reactor

ZHANG Chenxiao1,2, GUO Yankai1,2, DU Haifeng1,2, ZHANG Chao1,2,

WANG Sihui1,2, LIAN Jing1,2, GUO Jianbo1,2

(1.School of Environmental Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China; 2.Pollution Prevention Biotechnology Laboratory of Hebei Province, Shijiazhuang, Hebei 050018, China)

Abstract:The denitrification characteristics of a sulfur autotrophic denitrification reactor are investigated. The results show that domestication of sulfur autotrophic bacteria is completed within 15 days after biofilm formation in the reactor, which is shorter than other similar researches. The nitrogen removal rate remains over than 90%, and the denitrification rate reaches 18.5 mg N/(L·h) with influent-N of 70 mg/L , influent pH of 8 and HRT of 4.3 h . Thiobacillus denitrificans are observed in the whole reactor when domestication finishes, while it is more abundant in the middle and lower part. The optimal influent-N concentration for the reactor is 50 mg/L, the optimal temperature is 30~35 ℃, the optimal influent pH is 7~8, and the nitrogen removal rate is over than 90%.

Keywords:water pollution control engineering; sulfur autotrophic denitrification; domestication; nitrogen removal; temperature; pH

通訊作者：郭建博教授。E-mail：jianbguo@163.com

作者簡(jiǎn)介：張晨曉(1990—)，女，河北邢臺(tái)人，碩士研究生，主要從事水污染控制方面的研究。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(51208170)；河北省杰出青年科學(xué)基金(E2012208012)；河北省高校百名優(yōu)秀創(chuàng)新人才支持計(jì)劃(Ⅱ)(BR2-211)；河北省高校重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目

收稿日期：2015-03-05；修回日期：2015-05-11；責(zé)任編輯：王海云

中圖分類號(hào)：X523

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi:10.7535/hbkd.2016yx01016

文章編號(hào)：1008-1542(2016)01-0096-06