【上海水处理设备网www.szxqhb.com】文章集锦 po43-< 3 mM时，干扰离子会影响针铁矿的形成； 铁的生物还原速率对针铁矿的形成影响不大。 产甲烷菌/MPB和异化金属还原菌/DMRB在争夺醋酸时处于劣势； DMRB对醋酸的亲和系数只有MPB的1/4，这是根本原因。 剩余污泥中Fe3+的含量是控制蓝色铁矿形成的关键因素。 厌氧消化中控制针铁矿形成的关键因素分析 文章简介 磷是地球上所有生物必需的不可再生资源。现有的磷矿将在100年内耗尽。污水处理剩余污泥可富集约90%的进水磷负荷，是潜在的磷回收场所。在厌氧消化处理污泥的过程中，可以自然形成一种高磷含量的物质——蓝铁矿(Fe3(PO4)2·8H2O)，分离后可以回收高价值的磷酸盐。由于其磷含量与鸟粪石相当，也可作为制造锂电池的原料。因此，从蓝铁矿中回收磷的研究近年来受到国内外学者的青睐。 蓝色铁矿形成于厌氧环境，首先需要污泥中有大量的PO43-和Fe3+。前者可在污泥细胞裂解时释放，后者主要来源于前端给水/污水处理中使用的铁混凝剂。在污泥厌氧消化过程中，DMRB可以将Fe3+生物还原为Fe2+，然后与PO43-发生化学结合形成针铁矿(Ksp=10-36)。然而，系统中的其他离子也可以与PO43-或Fe2+结合，这可能会影响针铁矿的形成。 本研究的目的是通过实验分析影响针铁矿有效形成的关键限制因素。首先，用化学反应软件模拟了干扰离子对针铁矿形成的影响。其次，通过实验探索了DMRB对Fe3+还原限速针铁矿形成的影响。第三，通过实验研究了MPB和DMRB对醋酸的竞争。最后，确定了影响针铁矿形成的关键因素。 主要结果 干扰离子影响 模拟结果如图1所示。当PO43-浓度较低(< 3 mM)时，干扰离子的存在将严重影响针铁矿的形成，从而显著增加对Fe2+的需求。当PO43-浓度>:5 mM时，干扰作用变弱。可以看出，加快Fe3+的还原速度和增加Fe2+的浓度可以减弱干扰离子的影响。 厌氧消化中控制针铁矿形成的关键因素分析 图1有或没有干扰离子时形成针铁矿所需的Fe2+与Fe/P的摩尔比。 铁还原率的影响 图2实验结果表明，Fe3+的还原速率是影响针铁矿形成的因素之一，但不是关键因素。无论Fe3+还原率如何，只要厌氧消化中有足够的Fe3+,嘉兴纯水设备就能产生相当数量的针铁矿(80.2%~87.5%)。 厌氧消化中控制针铁矿形成的关键因素分析 图2磷的分级提取(A)、总Fe2+浓度(B)、上清液Fe2+(c)和PO43-浓度(D) 相关微生物群落 高通量测序的结果(图3)显示，高铁还原菌是DMRB的主要种类(90%)。然而，MPB占总生物量的0.52%，是DMRB的5.7倍。因为MPB和DMRB都使用乙酸作为碳源。因此，MPB因其巨大的量而比乙酸更有优势，从而影响DMRB的生物还原(Fe3+/ Fe2+)。上海纯水设备 厌氧消化中控制针铁矿形成的关键因素分析 图3二甲基吡啶和MPB的相对丰度 MPB活动的影响 通过抑制MPB活性(图4)，可以观察到CH4产生逐渐停止，挥发性脂肪酸(VFAs)开始积累。然后，Fe3+的还原速度加快，产生的蓝色铁矿量从66.8%增加到75.7%。由此可见，MPB与VFAs的竞争确实能影响蓝色铁矿石的形成，但是否是关键因素仍需探讨。 厌氧消化中控制针铁矿形成的关键因素分析 图4 MPB抑制下针铁矿的形成:磷的分级提取(A)，挥发性脂肪酸浓度(B)，总Fe2+和上清液Fe2+浓度(C)，上清液PO43-浓度(D) 基于实验结果，拟合了Monod方程(图5)。结果表明，虽然MPB和DMRB对乙酸存在竞争，但DMRB对乙酸的亲和系数(Ks=4.2 mM/g VSS)仅为MPB(Ks=15.67 mM/g VSS)的1/4。这说明DMRB能够适应较低乙酸浓度的环境。因此，亲和系数(Ks)决定了MPB不能显著抑制DMRB的活性。 厌氧消化中控制针铁矿形成的关键因素分析 图5 Mono方程的拟合结果 厌氧消化中控制针铁矿形成的关键因素分析 重要结论 当PO43-浓度低时(

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