生物海绵铁体系中微生物与铁协同除磷机理研究

磷是水体富营养化的主要控制因子，有效去除水体中的磷污染物，已成为防治水体富营养化的主要途径。生物海绵铁体系是将海绵铁置于活性污泥或生物膜反应器中所建立一种浸没填料式复合生物反应器，是建立在零价铁基础上的铁炭微电解法与生物法的有机结合。该体系可集活性污泥法，生物膜法及电化学法的优点于一身。前期研究发现，该体系具有良好的除磷效果。.本课题拟以生活污水为处理对象，采用序批式反应器，通过研究生物海绵铁体系中微生物种群组成和特征及体系中除磷产物化学成分和形态，揭示微生物（主要包括铁氧化菌、铁还原菌及聚磷菌等）与铁的协同除磷机理，分析体系的主要除磷方式。主要研究内容包括:（1）生物海绵铁体系除磷作用研究；（2）生物海绵铁体系中微生物分离、鉴定和除磷作用；（3）微生物生长性能及对海绵铁除磷影响研究；（4）微生物对生物海绵铁再生的影响研究。从而为该技术的开发利用打下基础。

系统进行了生物海绵铁体系铁与微生物协同互促除磷能力、影响因素、机理分析及钝化海绵铁再生研究。好氧条件下海绵铁与活性污泥结合，会取得超出二者单独作用下的强化除磷效果。高微生物浓度与DO及低pH条件会加速海绵铁腐蚀而产生大量Fe2+，也会加速铁氧化菌氧化Fe2+的速度，提高除磷效果。铁与微生物协同互促除磷的机理主要表现为耗氧化学腐蚀和生物腐蚀同时作用，产生大量Fe2+；铁氧化菌将Fe2+加速氧化成更易于和磷沉淀的Fe3+达到除磷效果，该过程产生的H+与Fe3+水解释放出的H+又会促使更多的Fe2+产生； Fe3+的絮凝作用与微生物絮凝作用相互作用会产生强化絮凝效能提高铁磷沉淀分离效果；体系中同时还存在普通聚磷菌的除磷作用。海绵铁能激活Alcaligenes sp成为反应器中的优势聚磷菌；反应器运行约20d后会出现大量的铁氧化菌；严格厌氧条件、较高的pH与温度、丰富的有机物都可以促进铁还原菌的还原能力；利用铁还原菌的作用，可以实现反应器中钝化海绵铁的原位再生；研究分离出了1株具有较好铁还原能力的克雷伯氏杆菌。铁氧化菌和铁还原菌作用过程中，还可以促进难降解有机物的降解与生物脱氮除磷。