硫自养与电化学氢自养协同去除饮用水中高氯酸盐机理与工艺研究

高氯酸盐是一种具有高度扩散性的持久性有毒污染物，传统的给水处理工艺不能有效地去除饮用水中高氯酸盐。从国内外研究现状及发展动态可知，以单质硫作为电子供体自养还原高氯酸盐是一种有发展潜力的高氯酸盐去除技术，但存在出水pH偏低和硫酸根超标的问题。为了解决上述问题，基于国内外已有的研究成果，本课题提出硫自养与电化学氢自养协同去除饮用水中高氯酸盐机理与工艺研究，主要研究内容包括：构建高效的硫自养和氢自养高氯酸盐还原菌群；优化硫自养与电化学氢自养协同去除高氯酸盐的运行参数；探索自养高氯酸盐还原菌群还原高氯酸盐的途径及还原动力学；建立硫自养与电化学氢自养协同去除高氯酸盐过程中的微生物生长动力学；解析硫自养和电化学氢自养协同去除高氯酸盐过程中微生物群落结构变化，揭示微生物、高氯酸盐、中间产物、氯离子的相互关系。从饮用水安全的角度出发，为开发一种高效、安全的高氯酸盐去除技术提供理论依据和技术支持。

本项目开展了硫自养与电化学氢自养协同去除饮用水中高氯酸盐机理与工艺研究。通过培养和驯化污水处理厂的厌氧污泥或好氧污泥构建了高效的硫自养和氢自养高氯酸盐还原菌。采用PCR-DGGE技术解析了培养驯化过程中其微生物群落结构变化，揭示微生物、高氯酸盐、中间产物、氯离子的相互关系。确定了硫自养高氯酸盐还原菌和氢自养高氯酸盐还原菌的微生物生长动力学和高氯酸盐还原动力学参数，考察了不同电子供体（如H2、Fe0、S2O32-、CH3COO-）对硫自养高氯酸盐还原菌还原性能的影响。评价了水力停留时间、电流强度和有氧存在情况下对电化学硫自养与电化学氢自养协同去除饮用水中高氯酸盐性能的影响。评价了硫自养高氯酸盐还原菌与硫自养硝酸盐还原菌的相关性，发现硝酸盐和高氯酸盐在硫自养还原过程中存在着竞争关系。研究成果可为开发一种高效、安全的高氯酸盐去除技术提供理论依据和技术支持。