天然黄铁矿/石灰石生物滤池的同步脱氮除磷行为与相关机理研究

针对低碳氮比污水脱氮除磷存在的问题，以硫自养反硝化脱氮、化学除磷等为理论基础，以天然黄铁矿和石灰石为填料，构建具有同步脱氮除磷作用的生物滤池，实现硫自养反硝化脱氮和化学除磷的自然耦合。研究滤池的结构参数和工艺参数对滤池同步脱氮除磷的影响规律；研究滤池出水的水质控制方法；研究天然黄铁矿在微生物作用下的生物氧化规律；利用分子生物学方法研究滤池生物膜中的微生物群落及其相对含量，在此基础上研究其调控机制。从而了解天然黄铁矿/石灰石生物滤池的同步脱氮除磷行为与相关机理，为开发同步脱氮除磷效果好、成本低、易于运行与管理的水处理技术提供科学指导与技术基础。本研究在城市污水处理厂二级出水深度处理、在氮磷等营养物的点源和面源控制、分散型的生态修复技术、黄铁矿的综合利用等方面具有广泛的应用前景，对控制水体富营养化带来的环境问题具有重要意义。

广东云浮硫铁矿品位高、重金属含量低，可以应用于废水处理。脱氮硫杆菌在土壤、湖水、湖泊底泥、厌氧污泥等环境中广泛存在。不同环境中的脱氮硫杆菌脱氮能力差别较大，来自厌氧污泥中的脱氮硫杆菌字样反硝化能力最强,适合作为黄铁矿/石灰石生物滤池的菌种。. 影响黄铁矿自养反硝化过程的理化因素有HRT、进水氮磷浓度、pH、铵离子、Mg2+等。在进水硝氮浓度为80mg/L，P浓度为15mg/L的条件下，TN和P的去除率随着HRT的增长而提高。当HRT为7d时，TN和P的去除率分别为61.38%和100%。在初始pH 3.5-8.5的范围内对硝态氮和磷均有较高的去除率。系统自养反硝化的最适温度为30℃。随着初始硝氮浓度不断增加，黄铁矿反硝化体系的TN去除速率呈先上升后下降的趋势，TN最高去除速率为4.71mg/L•d，磷的去除率随着初始硝氮浓度的上升而升高，当初始硝氮浓度大于10mg/L时，磷的去除率达到100%。利用黄铁矿反硝化体系处理皮革废水，在进水硝氮浓度为36.06mg/L情况下，反应6d后剩余硝氮浓度为1.18mg/L，亚硝氮浓度在反应过程中没有多大变化，浓度一直保持在1mg/L以下。. 黄铁矿/石灰石生物滤池在进水硝氮浓度为30mg/L左右，P浓度为15mg/L条件下，系统最优水力停留时间为5d，TN和P的去除率都能够达到100%；初始硝氮浓度在10-52.75 mg/L时，系统中硝氮、TN去除速率逐渐上升，最高分别达到5.93、5.86mg/L.d，此后，随着初始硝氮浓度的增加，硝氮、TN去除速率逐渐降低，这说明高浓度硝氮对该系统脱氮有一定的抑制作用。P的去除率随着初始硝氮浓度的增加呈先上升后下降的趋势，初始硝氮浓度在10-52.75mg/L时P的去除率能够达到95%以上。初始磷浓度和初始pH值对该系统的脱氮除磷性能都具有较大影响。要保持TN去除率高于90%以上，初始磷浓度不宜低于7.12mg/L；初始pH在5.11-10.62范围内时，NO3--N、TN去除率都能够保持在80%左右，P去除率达到100%。. 机理研究表明黄铁矿/石灰石生物滤池机理研究表明黄铁矿/石灰石生物滤池中磷的去除有黄铁矿和石灰石的吸附和磷与铁离子形成沉淀两种方式，其中沉淀是最终的磷去除方式。