中文摘要：

水中氧化性污染物严重威胁着自然生态和人类健康，对其去除是国内外研究的热点。物化法对去除氧化性污染物因浓缩有二次污染问题而受限制；传统生化法因有外加碳源问题易导致有机污染。氢基质自养微生物是以氢气为电子供体，以氧化性污染物为电子受体，由于产物为水没有二次污染而成为国外研究热点。本项目将研发新型的氢基质生物膜反应器（MBfR），为氢基质自养微生物提供生存环境，研究其对代表性氧化类污染物（硝酸盐、六价铬和2-氯酚）的去除机理和方法。通过控制氢气分压研究氢气利用效率与污染物去除关系；通过计算氢气电子转移数与氧化物类污染物去除的定量关系研究其机理；通过分析氢自养微生物的特征研究其与污染物去除之间的关系，达到优化反应器设计，从而实现高效去除目标的目的。本项目可为氢基质自养微生物去除水中氧化性污染物提供坚强的理论基础和技术支持，为解决我国受污染水体氧化性污染物的去除问题提供新思路。

结论摘要：

本研究探索了利用以氢气为电子供体，以氧化性污染物为电子受体的氢基质自养微生物去除水中氧化性污染物的方法和机理。应用了一种将中空纤维膜同时作为生物膜载体和氢气管道的新型氢基质生物膜反应器（MBfR）去除水中的硝酸盐氮、硫酸盐、六价铬、二氯酚、溴酸盐、对氯硝基苯和六价硒。长期运行实验结果证明MBfR可以将上述污染物依次分别还原成无毒或者相对低毒，或者容易通过过滤从水中去除的的氮气、硫离子、三价铬沉淀、苯酚、溴离子、苯胺和零价纳米硒。通过摇瓶实验和反应器拟稳态短期实验研究了pH值、污染物负荷和氢气分压等因素对氢自养还原菌和反应器性能的影响。氢自养还原菌活动的最适pH值范围为7.0~7.5之间的偏碱性范围。反应器的去除通量和出水污染物浓度受到污染物负荷和氢气分压的明显影响。去除通量随着污染物负荷的提高而提高，而出水浓度也随之提高。在氢气分压相对较低，电子供应为限制因素的条件下，污染物的去除通量对氢气分压的变化较为敏感，略微提高氢气分压可显著促进去除通量，但当氢气分压较高，不再成为限制因素时，去除通量随氢气分压的增长趋势变得平缓。通过电子通量分析研究了在多种氧化性污染物共还原的情况下各种污染物对电子的竞争状况，发现硝酸盐是最优先的电子受体。最后在小试的基础上对反应器的尺寸进行了放大尝试，试图使用实际地下水代替人工配水，并采用CO2代替原来人工配水中使用的磷酸盐缓冲对和碳酸氢钠，同时起到提供无机碳源以及中和还原反应产生的碱度的作用。研究成果包括6 篇SCI收录论文、4篇EI收录论文、1篇ISTP收录会议论文，授权专利1项。