三维生物膜电极反应器去除地下水中硝酸氮

李金成, 陈泽新, 杨晓婷, 李俊成, 张晓, 夏文香. 三维生物膜电极反应器去除地下水中硝酸氮[J]. 环境工程学报, 2018, 12(6): 1637-1643. doi: 10.12030/j.cjee.201711013
引用本文: 李金成, 陈泽新, 杨晓婷, 李俊成, 张晓, 夏文香. 三维生物膜电极反应器去除地下水中硝酸氮[J]. 环境工程学报, 2018, 12(6): 1637-1643. doi: 10.12030/j.cjee.201711013
LI Jincheng, CHEN Zexin, YANG Xiaoting, LI Juncheng, ZHANG Xiao, XIA Wenxiang. Nitrate removal from groundwater by three-dimensional biofilm electrode reactor[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(6): 1637-1643. doi: 10.12030/j.cjee.201711013
Citation: LI Jincheng, CHEN Zexin, YANG Xiaoting, LI Juncheng, ZHANG Xiao, XIA Wenxiang. Nitrate removal from groundwater by three-dimensional biofilm electrode reactor[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(6): 1637-1643. doi: 10.12030/j.cjee.201711013

三维生物膜电极反应器去除地下水中硝酸氮

  • 基金项目:

    国家水体污染控制与治理科技重大专项子课题(2017ZX07101002)

Nitrate removal from groundwater by three-dimensional biofilm electrode reactor

  • Fund Project:
  • 摘要: 采用三维生物膜电极反应器(three-dimensional biofilm electrode reactor,3D-BER)并接种氢自养反硝化菌,研究了不同因素对其处理地下水中硝酸氮的影响。结果表明:反应器的电极间距减小有利于硝酸氮的去除,但会增加亚硝酸氮积累的风险,适宜的极板间距为50 mm;去除硝酸氮的最佳电流强度范围为40~60 mA,最适进水硝酸氮浓度范围为35~50 mg·L-1,最佳进水pH的范围为7.5~8.5,最佳水力停留时间为12 h。该条件下反应器运行效果稳定,不需外加氢源和碳源。通过与不接种氢自养反硝化菌的反应器进行对比分析,认为随着电流强度的增加,纯电化学作用对硝酸氮的还原作用也增强,但纯电化学反应在反应器脱氮过程中的比例远小于生物作用。3D-BER对硝酸氮的去除是由氢自养反硝化作用、电化学反应与部分异养反硝化共同作用的结果。
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  • [1] MICHAEL O R, STEPHEN R B, PHILIP M, et al.Nitrate attenuation in groundwater: A review of biogeochemical controlling processes [J].Water Research,2008,42(7):4215-4232 10.1016/j.watres.2008.07.020
    [2] FELEKE Z, ARAKI K, SAKAKIBARA Y, et al.Selective reduction of nitrate to nitrogen gas in a biofilm-electrode reactor [J].Water Research,1998,32(9):2728-2734 10.1016/S0043-1354(98)00018-9
    [3] MATTEO D, MARC T M.Powering denitrification: The perspectives of electrocatalytic nitrate reduction [J].Energy & Environmental Science,2012,5(12):9726-9742 10.1039/C2EE23062C
    [4] ZHOU M H, FU W J, GU H Y, et al.Nitrate removal from groundwater by a novel three-dimensional electrode biofilm reactor[J].Electrochimica Acta,2007,52(3):6052–6058 10.1016/j.electacta.2007.03.064
    [5] 陈建平.三维电极生物膜反应器脱除低C/N值废水中硝酸盐氮和COD[D].武汉:华中科技大学,2006
    [6] 马生军.新型三维电极生物膜工艺强化脱氮除磷特性[J].水处理技术,2016,42(4):39-41
    [7] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M]. 4 版,北京:中国环境科学出版社,2002
    [8] GHAFARI S, HASAN M, AROUA M K.Nitrate remediation in a novel upflow bio-electrochemical reactor (UBER) using palm shell activated carbon as cathode material [J].Electrochimica Acta,2009,54(17):4164-4171 10.1016/j.electacta.2009.02.062
    [9] SAKAKIBARA Y, NAKAYAMA T.A novel multi-electrode system for electrolytic and biological water treatments: electric charge transfer and application to denitrification [J].Water Research,2001,35(3):768–778 10.1016/S0043-1354(00)00327-4
    [10] 周欲飞.电极生物膜组合工艺去除地下水硝酸盐的试验研究[D].杭州:浙江大学,2010
    [11] 葛艳菊.电极-生物膜反应器去除厌氧氨氧化出水中硝酸盐的性能研究[D].北京:北京市环境保护科学研究院,2007
    [12] 赵国智.电极生物膜反硝化去除地下水中硝酸盐氮的实验研究[D].杭州:浙江大学,2011 2011
    [13] 郭劲松,杨琳,陈猷鹏,等.三维电极生物膜反应器全程自养脱氮的启动研究[J].环境科学学报,2012,32(6):1342-1347
    [14] 冯玉杰, 李晓岩.电化学技术在环境工程中的应用[M].北京:化学工业出版社, 2002:24-25
    [15] XING X, SCHERSON D A, MAK C.Electrocatalitic reduction of nitrate mediated by underpotential-deposited cadmium on gold and silver electrodes in acid media [J].Journal of the Electrochemical Society,1990,137:2166-2172 10.1149/1.2086905
    [16] 范经华,范彬,鹿道强,等.多孔钛板负载Pd-Cu阴极电催化还原饮用水中硝酸盐的研究[J].环境科学,2006,27(6):1117-1122
    [17] 郝瑞霞,任晓克,孟成成,等. ρ(C)/ρ(N)对3BER-S工艺特性及反硝化细菌群落特征的影响[J].北京工业大学学报,2015,41(5):755-762
    [18] ROBERT B M, JORG R, WILBUR H, et al.Reduction of nitrate and nitrite in water by immobilized enzymes [J].Nature,1992,355(20);717-719 10.1038/355717a0
    [19] SHAHIN G, MOHAMED K A, MASITAH H.Control of pH during water denitrification in an upflow bio-electrochemical reactor (UBER) using a pump around system[J].Separation and Purification Technology,2010,72(3):401-405 10.1016/j.seppur.2010.03.014
    [20] MICHAL P, YUTAKA S, MASAO K.High-rate denitrification and SS rejection by biofilm-electrode reactor (BER) combined with microfiltration [J].Water Research,2002,36(19):4801-4810 10.1016/S0043-1354(02)00206-3
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出版历程
  • 刊出日期:  2018-06-18

三维生物膜电极反应器去除地下水中硝酸氮

  • 1. 青岛理工大学环境与市政工程学院,青岛 266033
基金项目:

国家水体污染控制与治理科技重大专项子课题(2017ZX07101002)

摘要: 采用三维生物膜电极反应器(three-dimensional biofilm electrode reactor,3D-BER)并接种氢自养反硝化菌,研究了不同因素对其处理地下水中硝酸氮的影响。结果表明:反应器的电极间距减小有利于硝酸氮的去除,但会增加亚硝酸氮积累的风险,适宜的极板间距为50 mm;去除硝酸氮的最佳电流强度范围为40~60 mA,最适进水硝酸氮浓度范围为35~50 mg·L-1,最佳进水pH的范围为7.5~8.5,最佳水力停留时间为12 h。该条件下反应器运行效果稳定,不需外加氢源和碳源。通过与不接种氢自养反硝化菌的反应器进行对比分析,认为随着电流强度的增加,纯电化学作用对硝酸氮的还原作用也增强,但纯电化学反应在反应器脱氮过程中的比例远小于生物作用。3D-BER对硝酸氮的去除是由氢自养反硝化作用、电化学反应与部分异养反硝化共同作用的结果。

English Abstract

参考文献 (20)

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