Optimizing Autotrophic Sulfide Oxidation in the Oxygen-Based Membrane Biofilm Reactor to Recover Elemental Sulfur

硫化物 生物膜 自养 化学 硫黄 硫杆菌 环境化学 核化学 有机化学 细菌 生物 遗传学
作者
Anwar Alsanea,Ayoub Bounaga,Mohammed Danouche,Karim Lyamlouli,Youssef Zeroual,Rachid Boulif,Chen Zhou,Bruce E. Rittmann
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:57 (51): 21736-21743 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acs.est.3c05785
摘要

Biological sulfide oxidation is an efficient means to recover elemental sulfur (S0) as a valuable resource from sulfide-bearing wastewater. This work evaluated the autotrophic sulfide oxidation to S0 in the O2-based membrane biofilm reactor (O2-MBfR). High recovery of S0 (80–90% of influent S) and high sulfide oxidation (∼100%) were simultaneously achieved when the ratio of O2-delivery capacity to sulfide-to S0 surface loading (SL) (O2/S2– → S0 ratio) was around 1.5 (g O2/m2-day/g O2/m2-day). On average, most of the produced S0 was recovered in the MBfR effluent, although the biofilm could be a source or sink for S0. Shallow metagenomic analysis of the biofilm showed that the top sulfide-oxidizing genera present in all stages were Thauera, Thiomonas, Thauera_A, and Pseudomonas. Thiomonas or Pseudomonas was the most important genus in stages that produced almost only S0 (i.e., the O2/S2– → S0 ratio around 1.5 g of the O2/m2-day/g O2/m2-day). With a lower sulfide SL, the S0-producing genes were sqr and fccAB in Thiomonas. With a higher sulfide SL, the S0-producing genes were in the soxABDXYZ system in Pseudomonas. Thus, the biofilm community of the O2-MBfR adapted to different sulfide-to-S0 SLs and corresponding O2-delivery capacities. The results illustrate the potential for S0 recovery using the O2-MBfR.
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