1 引言
砷在自然水體中通常以As(Ⅲ)和As(VI)的無(wú)機(jī)物形式存在，砷酸鹽主要來(lái)自于礦業(yè)廢棄物、石油提煉廢水、陶瓷制造業(yè)廢水等.飲用被砷污染的水而導(dǎo)致的中毒事件的報(bào)道主要發(fā)生在亞洲的孟加拉國(guó)、印度、中國(guó)及南北美洲的墨西哥、智利等地.我國(guó)內(nèi)蒙古地區(qū)因湖泊沉積物和沖積物等自然原因?qū)е碌叵滤猩闈舛雀哌_(dá)2400 μg · L-1，智利等地因火山沉積和人為礦石開(kāi)采導(dǎo)致地下水砷濃度在100~1000 μg · L-1范圍內(nèi).人體長(zhǎng)期持續(xù)的砷攝取量達(dá)到0.50~1.00 mg · d-1，會(huì)出現(xiàn)明顯的中毒癥狀.我國(guó)自2007年7月1日實(shí)施《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)，其該標(biāo)準(zhǔn)飲用水中砷的標(biāo)準(zhǔn)限值為不超過(guò)10 μg · L-1.在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)中規(guī)定I、II、III類水體中砷含量不得超過(guò)50 μg · L-1.這對(duì)地下水為水源的飲用水除砷技術(shù)帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn).
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)含砷廢水的處理主要是物理化學(xué)方式，如混凝沉淀、吸附法、離子交換、膜分離、萃取法等，但這些方法都存在經(jīng)濟(jì)成本過(guò)高或者高濃度含砷廢液后續(xù)處理的問(wèn)題.除了物理化學(xué)方法，生物方式如活性污泥法、菌藻共生體法及利用生物還原除砷等也被用來(lái)研究去除水體中的砷.有研究表明，硫酸鹽還原菌可以將硫酸鹽還原為硫離子，同時(shí)將As(Ⅴ)還原為As(Ⅲ)，這樣就可以通過(guò)As(Ⅲ)和S2-形成不溶于水的沉淀將砷從水體當(dāng)中去除.還有研究表明，一種鐵還原菌可以利用有機(jī)碳源將As(Ⅴ)還原為As(Ⅲ)，但上述還原反應(yīng)中的電子供體是有機(jī)碳源，容易殘留，引入新的污染，不適用于微污染原水的處理.
氫基質(zhì)生物膜反應(yīng)器將膜曝氣和生物膜法創(chuàng)新性地結(jié)合在一起，使H2作為一種清潔、廉價(jià)的電子供體成為可能，在處理微污染原水中氧化態(tài)污染物的試驗(yàn)中取得了良好的效果.因此，本文以實(shí)驗(yàn)室配水為研究對(duì)象，以連續(xù)攪拌氫基質(zhì)生物膜反應(yīng)器為試驗(yàn)裝置，分析NO3--N、SO42-、As(Ⅴ)進(jìn)水濃度和H2分壓對(duì)砷酸鹽去除效果的影響，為實(shí)際處理砷酸鹽污染的微污染原水提供指導(dǎo).
2 材料與方法
2.1 氫基質(zhì)生物膜反應(yīng)器
試驗(yàn)采用氫基質(zhì)生物膜反應(yīng)器(MBfR)，裝置如圖 1所示.反應(yīng)器由有機(jī)玻璃筒體、中空纖維膜組件、進(jìn)出水管路、供氫管路系統(tǒng)及電磁攪拌裝置等部分構(gòu)成.反應(yīng)器的核心部件為兩束聚偏氟乙烯(PVDF)材質(zhì)的中空纖維膜(膜過(guò)濾孔徑為0.1 μm，內(nèi)徑0.85 mm，外徑1.50 mm，總有效表面積為0.12 m2，共65根)，固定在筒體上下兩端作為氫氣擴(kuò)散的管道和生物膜附著的載體.反應(yīng)器下部泵入進(jìn)水，上端出水口溢流出水，進(jìn)水在中空纖維膜外部流動(dòng)，H2在壓力作用下以無(wú)泡形式從中空纖維膜的內(nèi)層擴(kuò)散到外層，在生物膜層中與氧化性污染物接觸并發(fā)生還原反應(yīng).
圖1 MBfR結(jié)構(gòu)示意圖
2.2 試驗(yàn)用水
試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室模擬配水，以NaHCO33為無(wú)機(jī)碳源;以KH2PO4和Na2HPO4 · 12H2O為緩沖介質(zhì)，使反應(yīng)體系pH值保持相對(duì)穩(wěn)定;同時(shí)加入營(yíng)養(yǎng)元素以滿足微生物營(yíng)養(yǎng)需求，具體成分及濃度見(jiàn)表 1.實(shí)驗(yàn)中的目標(biāo)污染物As(Ⅴ)以砷酸三鈉(Na3AsO4 · 12H2O)的形式投加. 為了模擬真實(shí)的地下水情況，進(jìn)水中加入一定濃度的在地下水中普遍存在的硝酸鹽(NO-)和硫酸鹽(SO42-)作為背景污染物(Xia et al., 2011b)，3種污染物的進(jìn)水濃度隨工況不同而變化.配制的進(jìn)水存儲(chǔ)于用鋁箔包裹完全遮光的10 L玻璃瓶中，控制pH值在7.2左右，用高純氮?dú)馄貧饧s20 min，去除水中的溶解氧.
表1 實(shí)驗(yàn)室配水成分表
2.3 實(shí)驗(yàn)方法
2.3.1 氫自養(yǎng)菌的馴化及反應(yīng)器的啟動(dòng)
接種污泥取自上海市曲陽(yáng)污水處理廠的厭氧池污泥，經(jīng)過(guò)離心、清洗、重懸浮等處理后，用滅菌注射器取50 mL從反應(yīng)器底部預(yù)留的放空口注入反應(yīng)器，從進(jìn)水口快速泵入人工配置的模擬進(jìn)水，使反應(yīng)器內(nèi)水位達(dá)到正常水平.打開(kāi)電磁攪拌裝置，使反應(yīng)器內(nèi)部液體完全混合.控制H2分壓為0.03 MPa，并調(diào)節(jié)進(jìn)水泵流速至最小(0.3 mL · min-1，HRT=34.7 h)保持24 h，然后按照前述步驟再次打入50 mL污泥，繼續(xù)運(yùn)行24 h.通過(guò)48 h的運(yùn)行，中空纖維膜面上的生物膜初步形成.將初步的生物膜進(jìn)行一段時(shí)間的馴化，使生物膜長(zhǎng)厚，生物量富集，并達(dá)到穩(wěn)定的氫自養(yǎng)呼吸狀態(tài)，即為反應(yīng)器的啟動(dòng)階段.改變氫分壓為0.04 MPa，進(jìn)水泵流速調(diào)節(jié)至1.0 mL · min-1(HRT=10.4 h)，以促進(jìn)微生物繼續(xù)富集在膜外表面上.待出水NO13-N、SO42-還原率穩(wěn)定后，添加0.5 mg · L-1 As(Ⅴ)，進(jìn)行微生物對(duì)As(Ⅴ)還原的馴化.當(dāng)As(Ⅴ)去除率達(dá)到穩(wěn)定，則認(rèn)為生物膜馴化完成，進(jìn)入As(Ⅴ)還原影響因素實(shí)驗(yàn)階段.
2.3.2 影響因素試驗(yàn)
MBfR去除As(Ⅴ)影響因素試驗(yàn)共考察NO3--N負(fù)荷、SO42-負(fù)荷、As(Ⅴ)負(fù)荷、氫分壓4個(gè)因素，每個(gè)因素考察3~4個(gè)水平，每個(gè)水平運(yùn)行持續(xù)時(shí)間為48 h.調(diào)整反應(yīng)器水力停留時(shí)間為5.2 h(流速為2.0 mL · min-1)，每次改變工況后，讓反應(yīng)器穩(wěn)定24 h(多于4倍水力停留時(shí)間)，即調(diào)節(jié)反應(yīng)器回到平衡狀態(tài)運(yùn)行，可認(rèn)為其達(dá)到擬穩(wěn)態(tài)(Rittmann et al.， 004)，平衡狀態(tài)的條件為:氫分壓為0.06 MPa，進(jìn)水NO13-N 10 mg · L-1，SO42- 25 mg · L-1，As(Ⅴ)0.5 mg · L-1.反應(yīng)器穩(wěn)定后開(kāi)始取樣，分別在第24 h、36 h和48 h取得3個(gè)出水和進(jìn)水樣品，分析其中各污染物濃度后分別取平均值.各系列試驗(yàn)保持在室溫25 ℃，進(jìn)水pH值7.2左右的背景環(huán)境下進(jìn)行，流速均保持在2.0 mL · min-1.具體各試驗(yàn)運(yùn)行條件見(jiàn)表 2.
表2 影響因素試驗(yàn)的工況安排
2.4 樣品采集與分析
每次試驗(yàn)出水取樣時(shí)間為1 h，用注射器從完全搖勻的取樣瓶中抽出適量水樣，經(jīng)0.45 μm的濾膜過(guò)濾后置于4 ℃的冰箱中保存.NO3--N、NO2--N、SO42-濃度通過(guò)離子色譜法(ICS-1000型，美國(guó)戴安公司)進(jìn)行測(cè)定.As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的檢測(cè)采用LC(Agilent 1000，美國(guó))-ICP-MS(Agilent Technologies 7700 Series，美國(guó))聯(lián)用技術(shù)測(cè)定，As(Ⅲ)和As(Ⅴ)分離的液相色譜條件為：Agilent CRC8色譜柱(150 mm×3 mm，3 μm);流動(dòng)相：2.0 mmol · L-1四丁基磷酸銨、0.5 mmol · L-1乙二胺四乙酸二鈉、體積分?jǐn)?shù)為2%的甲醇.電感耦合等離子體質(zhì)譜參數(shù)：功率1500 W，載氣流量0.9 mL · min-1，補(bǔ)償氣流量0.25 L · min-1，進(jìn)樣深度8 mm，蠕動(dòng)泵速0.3 r · min-1，預(yù)混室溫度2 ℃.采用pHS-29A酸度離子計(jì)測(cè)定pH.
3 結(jié)果與討論
3.1 NO3--N負(fù)荷影響系列試驗(yàn)
工況A下試驗(yàn)MBfR系統(tǒng)的出水水質(zhì)和污染物通量如圖 2所示.在進(jìn)水中含有低濃度NO3--N(5、10 mg · L-1)時(shí)，出水中SO42-濃度分別為11.8和14.4 mg · L-1，出水As(Ⅴ)濃度分別為0.07和0.11 mg · L-1，總砷去除率穩(wěn)定在76%左右.隨著進(jìn)水NO13-N負(fù)荷的增加，出水中其他污染物濃度不斷增加，各自的還原通量不斷降低.當(dāng)NO3--N濃度達(dá)到50 mg · L-1時(shí)，出水水質(zhì)惡化，出水As(Ⅴ)濃度為0.27 mg · L-1，其還原率為28.5%，還原通量201501200010.003 g · m-2 · d-1，而SO42-的還原通量則為零，其還原過(guò)程幾乎停止，故而出現(xiàn)As(Ⅲ)的積累，總砷去除率僅為1.5%.同時(shí)，NO3--N還原也受到影響，出水中出現(xiàn)不完全還原產(chǎn)物NO2--N的累積，濃度高達(dá)5.3 mg · L-1，總N去除率僅有61.2%.綜上所述，在處理含NO31-N、SO42-及As(Ⅴ)等污染物的污水時(shí)，NO3--N發(fā)生還原反應(yīng)的順序優(yōu)先于SO42-和As(Ⅴ)，這與之前的一些研究結(jié)果相符.在恒定的氫分壓及進(jìn)水SO42-濃度下，NO3--N作為優(yōu)先電子受體能在氫氣限制條件下取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致SO42-及As(Ⅴ)還原過(guò)程中電子供體氫氣不足，同時(shí)因?yàn)橄到y(tǒng)中SO42-還原產(chǎn)物S2-含量不足進(jìn)而導(dǎo)致總砷去除效果不佳.同時(shí)，反硝化過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物(如NO21-N、NO和N22O)具有毒性，能和血紅或非血紅鐵蛋白發(fā)生親和反應(yīng)，對(duì)還原性微生物產(chǎn)生抑制作用，因此，NO--N的累積會(huì)對(duì)As(Ⅴ)的還原反應(yīng)產(chǎn)生影響.
圖2 出水中NO3--N、NO2--N和SO42-濃度(a)，總As、As(Ⅴ)和As(Ⅲ)濃度(b)及As(Ⅴ)和SO42-的還原通量(c)隨進(jìn)水NO3--N濃度的變化
3.2 SO42-負(fù)荷影響系列試驗(yàn)
在SO42-負(fù)荷影響系列試驗(yàn)中，保持進(jìn)水As(Ⅴ)濃度為0. 5 mg · L-1，NO13-N濃度為10 mg · L-1，氫分壓為0.06 MPa，考察了進(jìn)水SO42-濃度在4個(gè)水平工況下氫自養(yǎng)生物膜對(duì)As(Ⅴ)的還原能力及總砷去除效果，結(jié)果如圖 3所示.由圖 3a可知，出水As(Ⅴ)及總砷濃度對(duì)進(jìn)水SO42-濃度變化較為敏感，當(dāng)進(jìn)水中的SO42-濃度從25 mg · L-1上升到50 mg · L-1時(shí)，出水As(Ⅴ)略有提高，從0.07 mg · L-1提高至0.09 mg · L-1，還原率僅下降了7%，總砷去除率僅下降了4%.當(dāng)SO42-濃度從50 mg · L-1上升到200 mg · L-1時(shí)，As(Ⅴ)還原效率明顯降低，降低了33%，同時(shí)出水SO42-濃度基本和進(jìn)水保持一致，其還原過(guò)程幾乎停止，故而當(dāng)進(jìn)水SO42-濃度為200 mg · L-1時(shí)總砷去除率僅為1%.結(jié)果表明，進(jìn)水SO42-濃度增加導(dǎo)致電子供體的限制水平相對(duì)升高，氫氣可利用率相對(duì)降低，因此，As(Ⅴ)還原過(guò)程需要的電子供體供應(yīng)減少.反硝化作用基本不受SO42-濃度變化的影響，總N去除率保持為99%以上(圖中未顯示).而SO42-濃度自身還原率隨進(jìn)水濃度升高而降低，出水的SO42-幾乎隨進(jìn)水SO42-濃度呈線性增長(zhǎng)，繼而影響系統(tǒng)總砷去除效果.
同時(shí)由圖 3b可以看到，當(dāng)SO42-的進(jìn)水濃度從25 mg · L-1提高至50 mg · L-1，其還原通量隨著進(jìn)水濃度的提高而上升，而As(Ⅴ)還原率略有降低，表明當(dāng)體系中SO42-濃度增加時(shí)，其對(duì)電子供體的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)于As(Ⅴ).當(dāng)SO42-的進(jìn)水濃度進(jìn)一步提高至200 mg · L-1，SO42-還原通量反而下降，這可能是由于SO42-濃度過(guò)高對(duì)生物膜表現(xiàn)出了毒害作用，使得氫自養(yǎng)菌活性降低，同時(shí)由于SO42-對(duì)電子利用優(yōu)于As(Ⅴ)，共同導(dǎo)致As(Ⅴ)的還原通量表現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì).Chung等(2008a;2007b)利用氫自養(yǎng)生物還原處理三氯乙烯(TCE)和氯仿(TCA)時(shí)得出，同一反應(yīng)體系中SO42-還原對(duì)氫氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)，與本實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論類似.
圖3 出水中總As、As(Ⅴ)、SO2-4濃度和SO2-4還原率(a)及As(Ⅴ)和SO2-4的還原通量(b)隨進(jìn)水SO2-4濃度的變化
3.3 As(Ⅴ)負(fù)荷影響系列試驗(yàn)
除了共存污染物、電子供體影響因素外，目標(biāo)污染物自身負(fù)荷對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效果也存在直接影響，根據(jù)全球主要地下水砷污染地區(qū)砷濃度，考察進(jìn)水As(Ⅴ)濃度在4個(gè)水平中從0.25 mg · L-1逐步提高至2 mg · L-1的工況下氫基質(zhì)生物膜反應(yīng)器對(duì)As(Ⅴ)的還原效果.在工況C的運(yùn)行期間，逐步提高進(jìn)水As(Ⅴ)濃度(從0.25 mg · L-1至2 mg · L-1)，考察氫自養(yǎng)生物膜對(duì)As(Ⅴ)的還原效果，結(jié)果如圖 4所示.從圖中可以看出，在既定的氫分壓和生物膜穩(wěn)定狀態(tài)下，提高進(jìn)水As(Ⅴ)濃度導(dǎo)致As(Ⅴ)還原效率降低，其出水濃度從0.06 mg · L-1(進(jìn)水0.25 mg · L-1)上升至 0.84 mg · L-1(進(jìn)水2 mg · L-1)，對(duì)應(yīng)還原率由77.6%2015012000169.3%.生物膜還原的As(Ⅴ)通量逐漸上升，即As(Ⅴ)還原通量由0.005 g · m-2 · d-1上升至0.046 g · m-2 · d-1(圖 4b).與此同時(shí)，出水SO42-濃度幾乎線性上升，當(dāng)進(jìn)水As(Ⅴ)濃度提高至2 mg · L-1時(shí)，出水SO42-濃度基本與進(jìn)水濃度保持一致，還原過(guò)程幾乎停止，導(dǎo)致系統(tǒng)總砷去除效果隨之下降，從70.0%(進(jìn)水0.25 mg · L-1)2015012000147.3%(進(jìn)水2 mg · L-1);與As(Ⅴ)還原通量變化情況相反，SO42-還原通量隨著進(jìn)水As(Ⅴ)濃度上升而降低，即由0.33 g · m-2 · d-1逐漸減少至0 g · m-2 · d-1.NO13-N的還原沒(méi)有受到工況變化的影響，總N去除率保持在99%以上(圖中未顯示).結(jié)果表明，進(jìn)水As(Ⅴ)濃度變化對(duì)反應(yīng)器還原As(Ⅴ)及SO2-4的影響較大，進(jìn)水負(fù)荷過(guò)高導(dǎo)致SO2-4還原效果顯著降低，故S2-供應(yīng)不足，系統(tǒng)出現(xiàn)As(Ⅲ)的積累，從而影響系統(tǒng)總砷去除效果.Chung等(2008b;2006b)在利用MBfR去除氧化性物質(zhì)的試驗(yàn)中也得出類似的結(jié)論，即提高底物負(fù)荷導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)通量和去除率呈現(xiàn)降低的趨勢(shì).
圖4 出水中總As、As(Ⅴ)、SO2-4濃度和總As去除率(a)及As(Ⅴ)和SO2-4的還原通量(b)隨進(jìn)水As(Ⅴ)濃度的變化
3.4 氫分壓影響系列試驗(yàn)
在已有關(guān)于MBfR的研究中，氫分壓都被認(rèn)為是非常重要的控制參數(shù)之一.作為電子供體的氫氣在反應(yīng)器中的供應(yīng)是短缺還是充裕會(huì)直接影響到污染物的還原通量.本系列試驗(yàn)中，將氫分壓從0.02 MPa逐步提高到0.08 MPa，考察氫自養(yǎng)生物膜對(duì)As(Ⅴ)的還原能力及總砷去除效果，結(jié)果如圖 5所示.在進(jìn)水NO-3-N、SO2-4和As(Ⅴ)負(fù)荷不變的情況下，當(dāng)氫分壓從0.02 MPa提高到0.06 MPa時(shí)，出水As(Ⅴ)的濃度從0.33 mg · L-1降至0.11 mg · L-1，還原率從17.9%升高到77.1%，還原通量從0.0017 g · m-2 · d-1上升到0.0087 g · m-2 · d-1.而當(dāng)氫分壓進(jìn)一步提高到0.08 MPa后出水As(Ⅴ)濃度變化不大，為0.08 mg · L-1，還原率達(dá)79%，僅提高了2%，還原通量也趨于穩(wěn)定.同時(shí)As(Ⅴ)的出水濃度雖沒(méi)有明顯變化，但SO42-的出水濃度卻持續(xù)下降，且下降幅度較為顯著.當(dāng)氫分壓從0.02 MPa提高至0.06 MPa時(shí)，SO42-還原率從2.5%上升至42.6%，還原通量也從0.015 g · m-2 · d-1提高到0.26 g · m-2 · d-1，增長(zhǎng)了近20倍.當(dāng)氫分壓提高到0.08 MPa后，SO42-還原率提高至52.3%，還原通量為0.32 g · m-2 · d-1.隨著SO42-還原效果不斷提高，出水總砷濃度也隨之降低，由0.02 MPa下的0.39 mg · L-1201501200010.08 MPa下的0.10 mg · L-1，去除率也從3.5%提高至73.3%.
由此可以看出，在氫分壓高于0.06 MPa后，提高氫分壓對(duì)SO2-4還原通量的影響比對(duì)As(Ⅴ)還原通量的影響大，這說(shuō)明在氫分壓0.02~0.06 MPa的范圍內(nèi)，As(Ⅴ)的還原受到電子供體數(shù)量的限制，氫分壓是控制因素;而當(dāng)氫分壓高于0.06 MPa后，提高氫分壓對(duì)SO2-4還原通量的影響比對(duì)As(Ⅴ)還原通量的影響大.這說(shuō)明氫分壓在0.02~0.06 MPa的范圍內(nèi)，As(Ⅴ)的還原受到電子供體數(shù)量的限制，氫分壓是控制因素;而當(dāng)氫分壓高于0.06 MPa后，由于膜絲表面附著生長(zhǎng)的氫自養(yǎng)菌數(shù)量有限，生物膜厚度不會(huì)隨著污染物進(jìn)水負(fù)荷增高而無(wú)限增長(zhǎng)，隨著H2供應(yīng)增加，氫自養(yǎng)菌提供的電子數(shù)量達(dá)到自身限值，同時(shí)，SO2-4在電子供體競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)，共同導(dǎo)致As(Ⅴ)的還原受到限制，所以當(dāng)氫分壓高于0.06 MPa后不再為As(Ⅴ)還原的控制因素.同時(shí)SO2-4的還原通量在氫分壓高于0.06 MPa后增長(zhǎng)趨勢(shì)變得緩慢，進(jìn)一步證明由于生物量限制，氫自養(yǎng)菌對(duì)污染物降解存在自身極限.具體參見(jiàn)污水寶商城資料或http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
圖5 出水中總As、As(Ⅴ)、SO42-濃度(a)及As(Ⅴ)和SO42-的還原通量(b)隨氫分壓的變化
4 結(jié)論
1)進(jìn)水NO3--N濃度從5 mg · L-1提升到50 mg · L-1，As(Ⅴ)和SO42-還原受到明顯抑制，并產(chǎn)生As(Ⅲ)和NO42-的積累，總砷去除效率幾乎為零;出水As(Ⅴ)及總砷濃度對(duì)進(jìn)水SO42-濃度變化較為敏感，SO2-濃度從25 mg · L-1提高至200 mg · L-1的過(guò)程中，As(Ⅴ)還原率由86.1%2015012000143.7%，SO42-自身還原率隨進(jìn)水濃度升高而降低，進(jìn)而影響系統(tǒng)總砷去除效果，總砷去除率由78.6%201501200011.1%.
2)進(jìn)水As(Ⅴ)濃度變化對(duì)反應(yīng)器還原As(Ⅴ)及SO42-的影響較大，當(dāng)As(Ⅴ)的進(jìn)水負(fù)荷從0.25 mg · L-1提高至2 mg · L-1時(shí)，其還原率由77.6%2015012000169.3%，同時(shí)SO42-還原效果顯著降低，S2-供應(yīng)不足，系統(tǒng)出現(xiàn)As(Ⅲ)的積累，從而影響系統(tǒng)總砷去除效果.
3)當(dāng)氫分壓低于0.06 MPa時(shí)，提高氫分壓可提高As(Ⅴ)還原通量，降低其出水濃度，從0.33 mg · L-1(0.02 MPa)降至0.11 mg · L-1(0.06 MPa).當(dāng)氫分壓高于0.06 MPa后，氫自養(yǎng)菌對(duì)As(Ⅴ)還原達(dá)到自身還原能力的極限，提高氫分壓不再對(duì)As(Ⅴ)的還原有明顯的促進(jìn)作用.
4)多種污染物對(duì)由氫氣提供的電子供體存在激烈競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)NO3--N、SO42-、As(Ⅴ)共存時(shí)，NO3--N發(fā)生還原反應(yīng)的順序優(yōu)于SO42-和As(Ⅴ)，而As(Ⅴ)的當(dāng)量電子通量及其分配遠(yuǎn)小于NO3--N和SO42-，表明在同一體系中As(Ⅴ)對(duì)電子供體的競(jìng)爭(zhēng)不占優(yōu)勢(shì).因此，為了使反應(yīng)器對(duì)As(Ⅴ)的還原徹底，總砷去除完全，氫氣的供應(yīng)應(yīng)該充足.實(shí)驗(yàn)表明，在NO3--N濃度約為10 mg · L-1，SO42-濃度約為25 mg · L-1的進(jìn)水情況下，控制反應(yīng)器氫分壓為0.06 MPa，進(jìn)水As(Ⅴ)濃度在0.25~0.5 mg · L-1范圍內(nèi)，總砷均可取得70%以上去除效果，為實(shí)現(xiàn)對(duì)砷酸鹽污染的微污染原水治理提供技術(shù)支持.
