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【上海水處理設(shè)備網(wǎng)www.ppyswfy.cn】文章集錦 po43-< 3 mM時(shí)，干擾離子會影響針鐵礦的形成； 鐵的生物還原速率對針鐵礦的形成影響不大。 產(chǎn)甲烷菌/MPB和異化金屬還原菌/DMRB在爭奪醋酸時(shí)處于劣勢； DMRB對醋酸的親和系數(shù)只有MPB的1/4，這是根本原因。 剩余污泥中Fe3+的含量是控制藍(lán)色鐵礦形成的關(guān)鍵因素。 厭氧消化中控制針鐵礦形成的關(guān)鍵因素分析 文章簡介 磷是地球上所有生物必需的不可再生資源。現(xiàn)有的磷礦將在100年內(nèi)耗盡。污水處理剩余污泥可富集約90%的進(jìn)水磷負(fù)荷，是潛在的磷回收場所。在厭氧消化處理污泥的過程中，可以自然形成一種高磷含量的物質(zhì)——藍(lán)鐵礦(Fe3(PO4)2·8H2O)，分離后可以回收高價(jià)值的磷酸鹽。由于其磷含量與鳥糞石相當(dāng)，也可作為制造鋰電池的原料。因此，從藍(lán)鐵礦中回收磷的研究近年來受到國內(nèi)外學(xué)者的青睞。 藍(lán)色鐵礦形成于厭氧環(huán)境，首先需要污泥中有大量的PO43-和Fe3+。前者可在污泥細(xì)胞裂解時(shí)釋放，后者主要來源于前端給水/污水處理中使用的鐵混凝劑。在污泥厭氧消化過程中，DMRB可以將Fe3+生物還原為Fe2+，然后與PO43-發(fā)生化學(xué)結(jié)合形成針鐵礦(Ksp=10-36)。然而，系統(tǒng)中的其他離子也可以與PO43-或Fe2+結(jié)合，這可能會影響針鐵礦的形成。 本研究的目的是通過實(shí)驗(yàn)分析影響針鐵礦有效形成的關(guān)鍵限制因素。首先，用化學(xué)反應(yīng)軟件模擬了干擾離子對針鐵礦形成的影響。其次，通過實(shí)驗(yàn)探索了DMRB對Fe3+還原限速針鐵礦形成的影響。第三，通過實(shí)驗(yàn)研究了MPB和DMRB對醋酸的競爭。最后，確定了影響針鐵礦形成的關(guān)鍵因素。 主要結(jié)果 干擾離子影響 模擬結(jié)果如圖1所示。當(dāng)PO43-濃度較低(< 3 mM)時(shí)，干擾離子的存在將嚴(yán)重影響針鐵礦的形成，從而顯著增加對Fe2+的需求。當(dāng)PO43-濃度>:5 mM時(shí)，干擾作用變?nèi)酢？梢钥闯觯�加快Fe3+的還原速度和增加Fe2+的濃度可以減弱干擾離子的影響。 厭氧消化中控制針鐵礦形成的關(guān)鍵因素分析 圖1有或沒有干擾離子時(shí)形成針鐵礦所需的Fe2+與Fe/P的摩爾比。 鐵還原率的影響 圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)e3+的還原速率是影響針鐵礦形成的因素之一，但不是關(guān)鍵因素。無論Fe3+還原率如何，只要厭氧消化中有足夠的Fe3+,嘉興純水設(shè)備就能產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的針鐵礦(80.2%~87.5%)。 厭氧消化中控制針鐵礦形成的關(guān)鍵因素分析 圖2磷的分級提取(A)、總Fe2+濃度(B)、上清液Fe2+(c)和PO43-濃度(D) 相關(guān)微生物群落 高通量測序的結(jié)果(圖3)顯示，高鐵還原菌是DMRB的主要種類(90%)。然而，MPB占總生物量的0.52%，是DMRB的5.7倍。因?yàn)镸PB和DMRB都使用乙酸作為碳源。因此，MPB因其巨大的量而比乙酸更有優(yōu)勢，從而影響DMRB的生物還原(Fe3+/ Fe2+)。上海純水設(shè)備 厭氧消化中控制針鐵礦形成的關(guān)鍵因素分析 圖3二甲基吡啶和MPB的相對豐度 MPB活動(dòng)的影響 通過抑制MPB活性(圖4)，可以觀察到CH4產(chǎn)生逐漸停止，揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)開始積累。然后，F(xiàn)e3+的還原速度加快，產(chǎn)生的藍(lán)色鐵礦量從66.8%增加到75.7%。由此可見，MPB與VFAs的競爭確實(shí)能影響藍(lán)色鐵礦石的形成，但是否是關(guān)鍵因素仍需探討。 厭氧消化中控制針鐵礦形成的關(guān)鍵因素分析 圖4 MPB抑制下針鐵礦的形成:磷的分級提取(A)，揮發(fā)性脂肪酸濃度(B)，總Fe2+和上清液Fe2+濃度(C)，上清液PO43-濃度(D) 基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，擬合了Monod方程(圖5)。結(jié)果表明，雖然MPB和DMRB對乙酸存在競爭，但DMRB對乙酸的親和系數(shù)(Ks=4.2 mM/g VSS)僅為MPB(Ks=15.67 mM/g VSS)的1/4。這說明DMRB能夠適應(yīng)較低乙酸濃度的環(huán)境。因此，親和系數(shù)(Ks)決定了MPB不能顯著抑制DMRB的活性。 厭氧消化中控制針鐵礦形成的關(guān)鍵因素分析 圖5 Mono方程的擬合結(jié)果 厭氧消化中控制針鐵礦形成的關(guān)鍵因素分析 重要結(jié)論 當(dāng)PO43-濃度低時(shí)(

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