HRT對厭氧消化系統(tǒng)運行效能的影響及丙酸氧化菌群的結構解析.pdf

1、有機負荷率（OLR）是運行厭氧消化系統(tǒng)的重要工程控制參數(shù)，對于特定的廢水處理，一般通過調整水力停留時間（HRT）的方法控制系統(tǒng)的OLR。當HRT縮短到一定程度，則會因負荷過高而造成有機揮發(fā)酸，尤其是丙酸的積累。丙酸鹽是厭氧消化過程中最難發(fā)生產氫產乙酸反應的中間產物，其過量累積，將導致系統(tǒng)的酸化，甚至運行失敗。如何在提高OLR的同時，保障系統(tǒng)中包括丙酸在內的中間代謝產物的及時轉換，是提高厭氧消化系統(tǒng)效能的關鍵，也是廢水處理領域的研究熱點問

2、題。本論文以工程應用中最為常見的兩種結構類型的厭氧反應器，即升流式厭氧污泥床（UASB）反應器與連續(xù)流攪拌槽式反應器（CSTR）為研究對象，系統(tǒng)研究了HRT對其運行效能的影響，并通過污泥生物相和現(xiàn)代分子生物學分析，探討了丙酸氧化菌群的系統(tǒng)發(fā)育及其功能多樣性，以期為進一步提高厭氧消化系統(tǒng)的效能，提供工程運行指導。
　　UASB在污泥接種量7.75gMLVSS/L、進水COD1000mg/L、進水堿度2000mg/L（CaCO3計）、

3、HRT48h、35℃等條件下啟動運行，考察了HRT改變對UASB運行效能的影響。結果表明，在HRT由48h分階段降低到24h、20h、16h、12h和8h的過程中，反應系統(tǒng)的pH值和堿度變化不大，產氣量隨OLR增加而穩(wěn)步上升，COD去除率在HRT8h時仍可保持在80％以上。HRT的縮短導致丙酸鹽和乙酸鹽短暫的上升，但總體隨著運行時間的延長均持續(xù)下降，在HRT為8h時二者均只有100mg/L的殘留。乙酸鹽下降的速度比丙酸鹽要快，證明厭氧污

4、泥利用乙酸的能力要高于利用丙酸的能力，氧化丙酸鹽的產氫產乙酸菌比利用乙酸鹽的產甲烷菌生長更慢、轉化底物的能力更低。隨著HRT的縮短及OLR的不斷提高，厭氧活性污泥中利用丙酸的產氫產乙酸菌發(fā)生了明顯的演替過程，先后出現(xiàn)了δ-proteobacteria中的Syntrophus gentianae、Syntrophobacter sulfatireducens和低GC含量革蘭式陽性菌中的Pelotomaculum schinkii和Desu

5、lfotomaculum benzoicum，證明在厭氧活性污泥中氧化丙酸的產氫產乙酸菌群的生物多樣性。
　　CSTR在污泥接種量12.9gMLVSS/L、進水COD=2000mg/L、進水堿度2000mg/L、HRT48h、35℃等條件下啟動運行。在HRT由48h分階段縮短到36h、24h和18h的過程中，系統(tǒng)的pH值和堿度變化不大，產氣量逐步上升，而COD去除率始終維持在97%以上。出水中乙酸鹽和丙酸鹽的濃度，隨著HRT的縮短

6、在波動中有所上升，但在HRT18h的最后階段，分別也只有90mg/L和30mg/L的殘留。氧化丙酸的產氫產乙酸菌也隨著反應器HRT的縮短及OLR的不斷提高發(fā)生明顯的演替過程，依次出現(xiàn)δ-proteobacteria中的Syntrophus gentianae，低GC含量革蘭式陽性菌中的Pelotomaculum schinkii和Desulfotomaculum benzoicum。對比分析發(fā)現(xiàn)，UASB中的氧化丙酸的產氫產乙酸菌多樣性