板式生物滴滤塔高效净化硫化氢废气的研究
第32卷第9期2011年9月
环境科学Vol．32，No．9
2011Sep．，
板式生物滴滤塔高效净化硫化氢废气的研究
*
钱东升，房俊逸，陈东之，陈建孟
（浙江工业大学生物与环境工程学院，杭州310032）
pH 分别在线控制（pH 2. 5、4. 5、6. 5）的板式生物滴滤塔（plate type-biotrickling filter ，PTBTF ）净摘要：采用营养液分层喷淋、
PTBTF 系统在14d 内即完成挂膜，考察PTBTF 于挂膜启动及稳定运行阶段对H 2S 的降解性能．结果表明，对浓化H 2S 废气，
－3－3
度为188. 6mg ·m 的H 2S 去除率达到100%；在进口浓度100～1000mg ·m 、空床停留时间（EBRT ）28～4s 的条件下，
H 2S 的去除率可达到99%以上；当H 2S 去除率≥90%时，PTBTF 系统的最大去除负荷随EBRT （3. 3～6s ）的增加而增大，EBRT 6s 的最大去除负荷达到1019. 0g ·（m 3·h ）
－1
；上、中、下3层填料对H 2S 的去除负荷随进口H 2S 负荷的波动呈显著变
化；通过荧光染色观察填料上的细胞数，发现在挂膜阶段微生物数量增长明显，第125d 上层、中层和下层填料上的菌落数（以
789－1
干填料计）分别达到了1. 29×10、5. 47×10和1. 07×10个·g ；采用扫描电镜观察填料表面的生物膜，可见上填料层和下
填料层的优势菌分别为杆菌和丝状菌；利用变性梯度凝胶电泳初步揭示了系统运行过程中生物群落的演替规律；通过对产物
2－
确定该PTBTF 系统降解H 2S 后主要产生SO 4和单质硫．的分析，
关键词：板式生物滴滤塔；硫化氢；废气；去除负荷；微生物
中图分类号：X512
文献标识码：A
3301（2011）09-2786-08文章编号：0250-
Removal of Hydrogen Sulfide by Plate Type-Biotrickling Filter
QIAN Dong-sheng ，FANG Jun-yi ，CHEN Dong-zhi ，CHEN Jian-meng
（College of Biological and Environmental Engineering ，Zhejiang University of Technology ，Hangzhou 310032，China ）
Abstract ：A plate type biotrickling filters （plate type-biotrickling filter ，PTBTF ）in which three layers are separately sprayed by
nutrient solution of pH 2. 5，4. 5and 6. 5，relatively ，was designed for H 2S removal at the start-up and steady states．The biofilm formation of PTBTF was completed within 14d ，and the removal efficiency of 100%was achieved at the inlet H 2S concentration of 188. 6mg ·m －3．Afterwards ，H 2S removal efficiency remained above 99%with the inlet concentration between 100mg ·m －3and 1000mg ·m －3and empty bed residence time （EBRT ）between 28s and 4s．When removal efficiency was 90%，the maximum elimination capacity of PTBTF increased with EBRT （3. 3-6s ），e．g．1019. 0g ·（m 3·h ）－1for EBRT 6s．The elimination capacity of the upper ，middle and lower layer varied with the inlet H 2S loading．It was found that the microorganisms onto the packing carriers in upper ，middle and lower layers increased significantly at the start-up state ，and reached 1. 29×107，5. 47×108，and 1. 07×109cells ·g －1，respectively ，in 125d by the means of fluorescence staining．The bacilliform and filamentous microorganisms were the dominants in the upper and lower layer ，respectively ，observed by scanning electron microscopy．The biological community analysis by
－
denaturing gradient gel electrophoresis was also conducted in this study．The main products of SO 2and sulfur were determined for H 2S 4degradation．
Key words ：plate type-biotricking filter （PTBTE ）；hydrogen sulfide ；waste gas ；removal efficiency ；microorganisms
工业发展和城市化进程导致全球空气质量下尤其是以H 2S 为代表的恶臭性有毒有害废气，降，
严重威胁着人类的生存与发展．H 2S 的嗅阈值约为0. 00143mg ·m －3，是一种强烈的神经毒物，对黏膜也有强烈刺激作用；人体吸入H 2S 后，根据浓度不同可出现呼吸困难、嗅觉麻痹、恶心、呕吐、顷刻死亡等症状
［1］
本低廉的生物法成为H 2S 废气净化的一种可能的、理想的手段报道
［5，6］
［3］
．Kou 等［4］的研究表明，生物法净化
H 2S 废气是可行的．国内在近几年也有相关的研究
．然而，针对目前H 2S 废气的污染状况，现
有的生物净化工程仍然存在EBRT 高、去除率低、稳尤其是对稍高浓度的H 2S 废气，系定性差等问题，
H 2S 降解过程统的运行性能远不能满足要求．此外，
中产生的大量酸导致微生物活性严重下降，而调节
收稿日期：2010-11-01；修订日期：2011-01-30
基金项目：国家高技术研究发展计划（863）项目（2009AA062603）；
浙江省重点创新团队项目（2011R09048-04）
作者简介：钱东升（1985～），男，硕士研究生，主要研究方向为废气
E-mail ：1985qds@163．com 生物净化技术，
*通讯联系人，E-mail ：cdz@zjut．edu．cn
．目前我国的医药化工、制革等行业在生
［2］
产及废水处理过程中会产生大量的H 2S 恶臭废气，相关的投诉案件已日益增多
．
针对日益严重的H 2S 废气污染，相应的洗涤、吸附、化学及热氧化等处理方法应运而生．然而，上述方法由于运行费用（如化学试剂、能源、二次污染的处置等）昂贵而无法大规模应用
［1］
．因此，运行成
9期钱东升等：板式生物滴滤塔高效净化硫化氢废气的研究
2787
循环液pH 值则大大提高了H 2S 处理成本．因此探索一种高效、经济的H 2S 废气净化方法已成为一项十分迫切的课题．
针对上述问题，本研究采用自主研制的板式生物滴滤塔（plate type-biotrickling filter ，PTBTF ）处理H 2S 废气，分别控制各填料层营养循环液pH 值2. 5、4. 5与6. 5，在减少碱液用量的同时维持较高的H 2S 净化效率．通过考察挂膜启动及稳定运行阶段PTBTF 系统对H 2S 的降解性能及微生物群落演替规律，分析H 2S 的降解产物，以期为H 2S 废气生物法净化的工程应用奠定基础．11. 1
材料与方法实验装置
PTBTF 系统由总高为1360mm 、内径为140mm
的有机玻璃制成，塔内装填3层填料，每层填料高为200mm ，每层体积为3. 1L 并各自喷淋营养循环液．PTBTF 系统工艺流程如图1所示．沿塔高方向设置4个气体采样口和6个填料取样口．H 2S 气体采用将一定浓度的Na 2S 和稀H 2SO 4溶液，化学法生成，
分别以一定流速精确滴加混合后相互反应，生成H 2S 气体，并与空气混合后进入PTBTF 系统．实验气体从塔底进入，营养循过程中采用气液逆流操作，
环液由电磁计量泵从营养循环液储罐提升至各层填最后由填料底部流回至营养循料上方后向下喷淋，环液储液罐，并不断循环．1. 2
填料选择及营养液配制
填料是生物滴滤塔中微生物的载体，填料种类是反应器设计的重要参数．采用人工或天然的惰性填料避免填料的自降解
［7～9］
，
这些改进使其相对于
1. NaS 2储液罐；2. 稀H 2SO 4储液罐；3. 蠕动泵（1）；4. H 2S 生产罐；5. 聚四氟乙烯转子；6. 磁力搅拌器；7. 转子流量计；8. 空气泵；9. H 2S 混合罐；10. PTBTF 系统主体；11. 尾气排放口；12. 填料取样口；13. 气体采样口；14. 电磁计量泵；15. pH 计；16. 营养循环液储罐；17. pH 自动控制系统；18. 蠕动泵（2）；19. NaOH 储液罐；20. NaOH 尾气吸收罐
图1
Fig．1
PTBTF 系统工艺流程示意
Schematic diagram of the plate type-biotricking filter
其它生物处理技术具有基质谱广、负荷高、可操控性强等优点重视．
基于上述优点，本研究中PTBTF 系统选用人工自制的聚氨酯小球作为填料，该填料孔隙率大、强度高、易于挂膜，填料尺寸为13～16mm ，堆积密度和
－3－3真密度分别为138. 9kg ·m 和1588. 2kg ·m ．
［10］
PTBTF 系统营养循环液采用连续喷淋，喷淋量
－1
为100mL ·min ．
，自20世纪90年代以来受到广泛
PTBTF 系统营养循环液中的营养成分组成如下（mg ·L －1）：K 2HPO 41200，KH 2PO 41200，MgCl 2·6H 2O 200，NH 4Cl 400，FeCl 2·4H 2O 10. 1. 3
污泥驯化及挂膜
活性污泥取自浙江台州某制药企业污水站的好
2788
环境科学32卷
氧池，以H 2S 为唯一硫源和能源进行驯化．污泥参数测定如下：污泥沉降比（SV30）24%，混合液悬浮
－1
混合液体挥发性悬浮固体（MLSS ）6570mg ·L ，
－1
固体（MLVSS ）5660mg ·L ，污泥体积指数（SVI ）
37mL ·g －1．SV30、MLSS 、MLVSS 、SVI 等均按照文11］献［提供的标准方法进行测定．将活性污泥加入到营养循环液中，在反应器中不断循环，同时控制H 2S 进口浓度100～500mg ·m －3、空床停留时间（EBRT ）为28s 的实验条件进行挂膜．PTBTF 挂膜期间，上层、中层和下层营养循环液pH 分别通过在4. 5和2. 5，线pH 控制仪设定为6. 5、营养循环液温度恒定于30℃．1. 4
分析方法
采用深圳逸云天电子有限公司PTM400硫化氢检测仪检测H 2S 的浓度；采用戴安公司（DIONEX ）ICS2000离子色谱仪检测营养循环液中S 谱测定填料中的单质S 含量
［13］
2－
图2
Fig．2
挂膜期间PTBTF 的净化性能
Performance of PTBTF during start-up stages of operation
H 2S 浓度400～1000mg ·m －3、EBRT 分别为14、8、4s 的条件下的运行情况，结果如图3所示．当进口
－3
EBRT 为14s 时，H 2S 去浓度为600mg ·m 左右、
、SO
2－
4
、
－－［12］
S 2O 2SO 2的浓度；采用Agilent1200高效液相色4、3
除率始终维持在100%；当突然提高浓度至800mg ·m －3以上时（64～80d ），H 2S 去除率稳定在99. 9%以上．从第80d 开始EBRT 缩短至8s ，H 2S
－3
PTBTF 系统对H 2S 浓度控制在500mg ·m 左右，
；采用荷兰菲利普
Philip XL-30-ESEM 环境扫描电镜观察填料上的菌群形态和组成情况；采用尼康荧光倒置显微镜测定填料中菌落数；采用美国Bio-rad 变性梯度凝胶电泳（DGGE ）观察填料上的生物群落结构；采用上海宏宇环保应用研究所DP-2000数字压力计测定填料压降．22. 1骤
［14］
去除率达99. 7%以上．进一步缩短其EBRT 至4s ，H 2S 去除率下降至91. 4%（第101d ），但其去除负
3
荷达到351. 9g ·（m ·h ）
－1
；经过26d 的适应调整．
结果与讨论
PTBTF 系统的挂膜启动
挂膜启动是生物滴滤塔运行过程中的必要步，挂膜时间的长短直接影响生物滴滤塔的应
［15］
H 2S 去除率提高至99%以上，后，第150d 的去除负
3
荷达到475. 8g ·（m ·h ）
－1
PTBTF 系统对H 2S 有较好且稳上述结果表明，
在较小的EBRT （4s ）和较高的进口定的去除效果，
－3
H 2S 去除率仍能维持在浓度（500mg ·m ）下，
用．去除效率是直接体现生物滴滤塔净化性能的因素，也是衡量挂膜启动完成的关键指标
．本实验
以H 2S 为微生物生长的唯一硫源及能源对PTBTF PTBTF 系统对H 2S 去除率的变化情系统进行挂膜，
况如图2所示．挂膜启动初期（进口浓度维持在100mg ·m －3），PTBTF 对H 2S 没有显著的净化效果．第5d ，H 2S 去除率逐渐升高，第8d 的去除率达到92. 3%．此后尽管提高进口H 2S 浓度，而PTBTF 系统仍能维持较高的净化性能．第14d ，当H 2S 浓度
－3
EBRT 为28s 时，PTBTF 对H 2S 为188. 6mg ·m 、
99%．然而，不同条件下PTBTF 系统各填料层分别去除H 2S 的相对贡献不尽相同．由图4可见，当EBRT 为14s 或8s 时，进入PTBTF 系统中的H 2S 主要在下层和中层填料层去除，上层填料层的去除负荷较小．当缩短停留时间至4s 时（第100d 后），上层填料层对H 2S 去除负荷的贡献逐渐增加；随着反应器的持续运行，下层和中层填料层的去除负荷逐步提高，自第128d 开始，上述两填料层对H 2S 的净化贡献重新占90%以上．在进口浓度相当的条件EBRT 直接决定了H 2S 的进气负荷．综上所述，下，
各层填料层对H 2S 的去除贡献随着进气负荷的波动呈较大的变化．
PTBTF 系统在挂膜完成初期时总压降维持在10Pa ·m －1左右，随着系统的运行，压降不断升高．微生物的生长及硫单质的累积降低了传质效率并引起了压降增加
［16］
的去除率达到100%．这说明填料上已附着较多的H 2S 降解菌，PTBTF 系统的挂膜启动已经基本完成．
－3
此后虽然逐步提高H 2S 浓度至500mg ·m 并缩短
EBRT 为17s ，但去除率一直稳定在100%．2. 2
PTBTF 系统的稳定运行
反应器挂膜完成后，考察PTBTF 系统在进
口
．第32d 后，将EBRT 由17s 缩短
9期钱东升等：
板式生物滴滤塔高效净化硫化氢废气的研究
2789
图3Fig．3
PTBTF 的长期运行性能考察Long-term performance of
PTBTF
度的变化显著影响去除效果．普通生物滴滤塔长期运行后，填料层的堵塞致使气-液传质受限，代谢产物过量累积，微生物活性降低，因而普通生物滴滤塔的运行性能不甚理想．PTBTF 系统较好地解决了上述问题．
众所周知，高效降解H 2S 的硫杆菌等微生物在pH 4. 5左右活性较高，然而若使降解过程中营养循需要投入大量的碱液，致使处理成本环液pH 稳定，
显著增加．在低pH 值（如pH 2. 5）或自然pH 条件下驯化的微生物能有效降解H 2S 就显得颇为经济；
3
在进气负荷＜200g ·（m ·h ）
－1
时，下层填料层的
图4Fig．4
不同EBRT 条件下各层去除负荷变化情况
Elimination capacity of each layer under various EBRTs
去除率达50%以上．与进口废气相比，进入中层填料层（pH 4. 5）的H 2S 浓度已大大降低，因而碱液的用量明显减少，污染物在该层得到高效甚至完全去
3
除．然而当进气负荷＞300g ·（m ·h ）
－1
PTBTF 系统压降由10Pa ·m －1升至20至14s 时，
－1
Pa ·m －1，系统运行至80d 压降升至38Pa ·m ；
H 2S 经时，
第80d 后，将EBRT 由14s 缩短至8s 时，气体流速
－1
的突然增大导致总压降瞬时升至123Pa ·m ，
下层及中层填料层去除后，仍有约10～30%需要第三层（上层）填料层（pH 6. 5）予以进一步净化，由于此时H 2S 浓度已较低，控制营养循环液pH 6. 5所耗的碱液用量较少，部分微生物于此pH 条件下降解H 2S 的活性也较高；更重要的是化工、制药行业恶臭性废气虽以H 2S 为主要成分，但往往还存在甲硫醇、甲硫醚、四氢呋喃等挥发性物质（VOCs ）的污染，pH 6. 5的上层填料层更适宜于对该类VOCs 的净化．综上所述，该PTBTF 工艺不仅能确保高浓度H 2S 得到高效且稳定的净化，而且充分考虑了运行同时也能实现H 2S 共存污染物的降解．成本，2. 3
PTBTF 系统对H 2S 的去除负荷
PTBTF 系统运行至100d 压降升至258Pa ·m －1；第100d 后，将EBRT 由8s 缩短至4s 时，总压降已
－1
尤其是下层填料层远高于中层与达435Pa ·m ，
上层，且去除负荷亦不稳定．故于124d 对下层填料3d 后系统的净化性能又得以恢复，H 2S 进行反冲，
去除率达到99%以上．
本研究同时考察了普通生物滴滤塔（填料层高600mm ，不分层；pH 4. 5；其它参数与PTBTF 相同）净化H 2S 的性能，发现该系统的挂膜启动时间较EBRT 或H 2S 浓长，净化效率不稳定（70～100%），
2790
环境科学32卷
［17］
：一是H 2S 一般认为H 2S 的降解分2个阶段
程应用有较高的指导意义．PTBTF 系统由于各填料层分别喷淋，故营养循环液的分布比较均匀，微生物气-液-生物相的传质生长良好；而且填料不易堵塞，
得到增强．此外，中、下层填料层相对较低的pH 有且pH 的在线自动控制系统利于H 2S 的高效净化，
可保证PTBTF 系统内的微生物在氧化H 2S 的过程中始终处于较稳定的环境以保持较高的降解活性．这是因为营养循环液pH 的剧烈变化对于反应器具有明显的不良影响
［23］
从气相扩散至生物膜表面，二是H 2S 在生物膜内被微生物降解．故H 2S 的降解速率主要受传质速率和微生物降解速率控制．当H 2S 负荷较低时，去除速随着进口负荷增加，传质速率主要受传质速率控制，
率增大，去除负荷增加，但去除率稳定．而当H 2S 负荷大到一定程度时，微生物的降解速率就成为控制一定时间内填料中的微生物总量是一定的，因因素，
去除负荷基本不变而去除率下降．此，
不同条件下的H 2S 去除负荷变化趋势如图5PTBTF 系统对H 2S 的去所示．当进口浓度较低时，
除率可达到100%．同一EBRT 下，去除负荷随着进口浓度的增大而增大．进口浓度进一步提高后，去除率逐渐降低，去除负荷非线性增加．然而不同EBRT 下的去除负荷也存在一最大值．当EBRT 为3. 3s
3
时，进口负荷为2429. 0g ·（m ·h ）
－1
，pH 的稳定对于反应器的稳
pH 的剧烈变化对反应器的定运行具有重要的意义，
冲击需要很长时间才能恢复．本研究PTBTF 系统中营养循环液pH 的稳定是其高效净化H 2S 的关键之一
．
（进口浓度
2242. 4mg ·m －3），PTBTF 系统的最大去除负荷为1557. 0g ·（m 3·h ）
－1
，此时对应的H 2S 去除率为
64%；当EBRT 为4、5和6s 时，PTBTF 系统的最大去除负荷分别为1161. 7、1445. 0和1342. 4g ·（m 3·h ）水厂
H 2S
－1
．该结果表明，PTBTF 系统对H 2S 的
［18］
去除能力非常大．Gabriel 等g ·（m 3·h ）民等
［20］
－1
用生物滴滤床处理污
废气的最大去除负荷为30；Kraakman 等［19］处理含高浓度H 2S
－1
3
废气的去除负荷为100～150g ·（m ·h ）；谢维
图5Fig．5
不同停留时间下去除负荷随进口负荷的变化Elimination capacity versus inlet concentration
for various EBRTs
利用高效填料塔生物反应器处理制药废水
－1
处理厂含硫臭气，最高去除负荷达到204g ·（m 3·h ）g ·（m 3·h ）g ·（m 3·h ）
；褚淑祎等［17］利用生物法处理高浓；Cha 等［21］利用装填有固定化细胞的；Lee
等
［22］
2. 42. 4. 1
PTBTF 系统的微生物相微生物数量测定
［24］
度H 2S 废气的现场实验，其去除负荷为205
－1
填料表面的微生物量也是衡量滤塔性能的一个重要参数
．实验期间定期取填料，利用荧光显微
镜对生物膜进行菌落计数．图6是PTBTF 系统在挂膜启动及稳定期填料层生物膜菌落数随时间变化情况．从中可知，在挂膜初始阶段微生物数量变化明显，到第8d PTBTF 系统上层、中层和下层菌落数
5
（以干填料计，下同）由开始时的5. 38×10、6. 46×
三相流化床净化H 2S 废气，最高去除负荷达到254
－1
将Acidithiobacillus
thiooxidans AZ11接种于以多孔陶粒为载体的生物滤池中，其对H 2S 的最大去除负荷为670g ·（m 3·h ）
－1
．
在保证H 2S 去除率≥90%的前提下，当EBRT PTBTF 系统的最大去除负荷为722. 4为3. 3s 时，g ·（m 3·h ）
－1
105和6. 99×105个·g －1分别增加到1. 61×106、3. 77×106和2. 42×107个·g －1，到第15d PTBTF 系统上层、中层和下层菌落数分别增加到3. 23×106、3. 57×108和8. 39×108个·g －1，其后基本保持稳中有升的趋势．第125d 的PTBTF 系统上层、中
78层和下层分别菌落数达到了1. 29×10、5. 47×109－1
和1. 07×10个·g ．
，此时对应的H 2S 去除率为90. 0%；
798. 0、982. 1
和
1019. 0
PTBTF 系统的最大去除当EBRT 为4、5和6s 时，负荷分别为g ·（m 3·h ）
－1
，此时对应的H 2S 去除率分别为
90. 0%、90. 7%和90. 4%．因此，本研究的H 2S 去除负荷为迄今文献报道的最高值，这无疑对今后的工
9期钱东升等：
板式生物滴滤塔高效净化硫化氢废气的研究
2791
2. 4. 2微观结构观察
第110d 时，提取PTBTF 系统填料进行电镜扫结果如图7所示．填料上附着有大量描（SEM ）分析，
的微生物，但不同填料层的优势菌群明显不同：上层中层以杆菌和丝状菌为主，下层以丝状以杆菌为主，
菌为主．造成上述现象的原因可能是各填料层的pH 不同（pH 6. 5、4. 5、2. 5），细菌（如杆菌）适宜生长但在酸性条件下难以存活，而丝状于偏中性的环境，真菌则相反
［25］
．
［26］
一般认为H 2S 在生物滴滤塔内的降解主要由自养硫杆菌完成
图6
Fig．6
菌落数随时间的变化
，也有极少数降解H 2S 的异养菌
报道
［27］
．伍永钢等［26］通过2种途径减去喷淋液中
Microbial count versus time during start-up
and steady-state operation
这进一步表明生物的碳源并未影响H 2S 的去除率，
滴滤塔中H 2S 的净化主要由自养菌完成．
本研究对
图7
Fig．7
挂膜前后PTBTF 填料生物膜电镜照片（×2000倍）
SEM micrographs of packing carriers before and after biofilm formation （×2000）
PTBTF 系统填料进行电镜扫描（SEM ）分析，以及稳进定运行的PTBTF 系统中营养液成分不含有碳源，一步验证了上述结论，从而可知PTBTF 系统对H 2S 的净化也主要由自养菌完成．
2. 4. 3生物群落结构分析
采用PCR-DGGE 研究了PTBTF 系统处理H 2S 废气的微生物群落结构演替规律，结果如图8所示．与运行初期（30d ）相比，稳定期（110d ）的PTBTF
2792
环境科学32卷
系统上、中、下填料层的条带均发生了显著变化，部分条带变淡或消失，部分条带亮度增加，同时各泳道还出现了新的条带．这说明填料生物膜各种群在不同运行时期的生物种类及数量存在较大差异，PTBTF 系统运行过程中微生物种群演替较显著，条带的变化很可能与H 2S 降解的相关菌群发育有关．值得一提的是，三填料层各自的条带也有差异，这可造成了H 2S 降能与每层营养液的pH 值不同有关，解菌群的特异性分布
．
图9Fig．9
－
PTBTF 各层营养液中SO 2浓度变化情况4－Different concentrations of SO 2in culture solution 4
for each layer of PTBTF
在110d 时，取上、中、下三填料层的填料，经氯仿溶解后以高效液相色谱测定S 单质含量，其含量（以干填料计）分别为8. 4、19. 5和22. 3mg ·g －1．下层填料中S 单质累积量最高，这是因为该填料层去除H 2S 的量相对较多；此外，微生物降解相对高
2－
浓度的H 2S 会生成大量的SO 4（图9），该产物的不
同时微生物断累积又影响了S 单质的进一步转化，
在低pH 值条件下降解H 2S 可能更倾向于生成S 单质
1. 初期上层；2. 初期中层；3. 初期下层；4. 稳定期上层；
5. 稳定期中层；6. 稳定期下层
图8Fig．8
挂膜前后PTBTF 填料生物膜DGGE 指纹图谱DGGE fingerprints of PCR-amplified 16S rDNA gene of packing carriers before and after biofilm formation
［30］
．
3结论
（1）设计了一种营养循环液分层喷淋、各层pH
差异性控制的PTBTF 系统，以H 2S 为微生物生长的系统于14d 完成挂膜．唯一硫源及能源，
（2）PTBTF 系统对H 2S 有较好的去除效果．在保证H 2S 去除率≥90%的前提下，当EBRT 为3. 3s 时，PTBTF 系统的最大去除负荷为722. 4g ·（m 3·h ）
－1
2. 5
H 2S 的主要降解产物
本研究对H 2S 的主要产物进行了初步分析．由
于营养循环液以3d 为一周期更换一次，故连续4d （第110～113d ）监测一周期内营养循环液中S 2－、
－－－
SO 2S 2O 2SO 2浓度变化情况．由图9可见，下层4、4、3
，此时对应的H 2S 去除率为90. 0%；
798. 0、982. 1
和
1019. 0
PTBTF 系统的最大去除当EBRT 为4、5和6s 时，负荷分别为g ·（m 3·h ）
－1
营养循环液中SO 的S
2－
2－
4累积量最高，这是因为下层填
2－
3
料中微生物去除H 2S 的量相对较多．三层循环液中
及S 2O
2－4
，此时对应的H 2S 去除率分别为
90. 0%、90. 7%和90. 4%．上、中、下三层填料对H 2S 去除率的贡献随进气负荷的波动呈显著变化；pH 分别为4. 5和2. 5的中层及下层填料层对H 2S 去除负荷相对较高．
（3）填料生物膜菌落数分析表明，在启动阶段PTBTF 系统微生物数量增长明显，其后基本保持稳中有升的趋势．随着系统的稳定运行，填料上的生物群落随着原条带的逐渐消失或变亮、新的特异性条
浓度均低于仪器检出限，而SO 有
－12－
少量的累积（3～100mg ·L ）．SO 3虽然是自然界
中一种常见的无机硫化合物，但仅有少数文献报道其为H 2S 微生物代谢的产物
［28，29］
．PTBTF 系统下层营
2－
养循环液的SO 3浓度相对较低（数据略），这可能与－
SO 2下层营养循环液中的较低pH 值（pH 2. 5）有关，3
在酸性条件下可能更容易被还原为S 单质
．
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带的出现而呈一定的规律演替．通过扫描电镜观察，发现上、中、下三层填料层的优势菌分别为杆菌、杆丝状菌．菌兼丝状菌、
（4）H 2S 降解后的主要产物为SO
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