復(fù)合厭氧折流板反應(yīng)器處理啤酒廢水的效能及微生物群落演替的研究.pdf

1、基于傳統(tǒng)的厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)發(fā)展而來(lái)的新型高效厭氧生物反應(yīng)器——復(fù)合式厭氧折流板反應(yīng)器(HABR)在處理高濃度工業(yè)廢水的啟動(dòng)模式優(yōu)化、運(yùn)行特性和微生物學(xué)特性等方向尚存空白、丞待研究。為此本論文采用一種五隔室HABR處理模擬啤酒廢水,分別在進(jìn)水平均有機(jī)負(fù)荷率(OLR)約為1.2,2.4,4.8和5.6kgCOD/(m3·d)的條件下運(yùn)行了33,36,21和19d,水力停留時(shí)間(HRT)在啟動(dòng)期和穩(wěn)定運(yùn)行期分別固定為20h和15h。

2、
　　 啟動(dòng)期運(yùn)行結(jié)果表明,采用在HABR中接種厭氧顆粒污泥,采用較長(zhǎng)的HRT和保持較低的進(jìn)水OLR,有利于污泥顆粒化的快速實(shí)現(xiàn),通過(guò)33天的時(shí)間馴化污泥,即可保證HABR系統(tǒng)的成功啟動(dòng)。投加的堿度有效地增強(qiáng)了反應(yīng)體系對(duì)揮發(fā)酸增加導(dǎo)致的pH值降低的緩沖能力,保證了體系內(nèi)微生物生存環(huán)境的pH值,反應(yīng)器內(nèi)微生物活性恢復(fù)很快,對(duì)不良環(huán)境的抵抗能力增強(qiáng)。后端隔室內(nèi)VFAs濃度的浮動(dòng)趨于平緩,說(shuō)明HABR前端隔室內(nèi)VFAs的生成與后段隔室

3、內(nèi)VFAs的消耗過(guò)程達(dá)到了平衡狀態(tài),表現(xiàn)出產(chǎn)甲烷菌對(duì)VFAs有效地消耗和轉(zhuǎn)化。因此,在HABR的啟動(dòng)過(guò)程中,可將VFAs的變化作為判斷反應(yīng)器內(nèi)部環(huán)境平衡的依據(jù)。在該階段HABR的產(chǎn)氣量和出水VFAs濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明產(chǎn)酸菌會(huì)先于產(chǎn)甲烷菌適應(yīng)周?chē)h(huán)境,而完成了馴化的產(chǎn)甲烷菌使得系統(tǒng)產(chǎn)氣量的持續(xù)增加。
　　 在整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段內(nèi)反應(yīng)器的處理效率呈升高-降低-恢復(fù)-升高的周期性變化,HABR表現(xiàn)出了較為優(yōu)越的運(yùn)行效能和較好的穩(wěn)定性。前

4、端隔室pH值隨著負(fù)荷提高呈下降趨勢(shì)的,說(shuō)明隨著COD沖擊負(fù)荷會(huì)逐漸波及后續(xù)隔室,從而導(dǎo)致酸化隔室亦有沿程向后擴(kuò)散的趨勢(shì),最終將造成HABR所有隔室完全酸化,甚至是反應(yīng)器運(yùn)行失敗。只要進(jìn)水pH值能夠恢復(fù)到最適范圍內(nèi),pH值的暫時(shí)細(xì)微的改變對(duì)HABR的運(yùn)行造成的沖擊影響會(huì)很快消失。各隔室VFAs的時(shí)序變化總體上與COD濃度的變化一致。當(dāng)隔室內(nèi)COD濃度較高時(shí),相應(yīng)的該隔室內(nèi)VFAs濃度也會(huì)有所增加。各隔室VFAs的組成變化,是與VFAs的逐

5、級(jí)降解過(guò)程一致的。各隔室產(chǎn)氣量沿程逐漸降低,但生物氣中的甲烷含量卻沿程逐漸升高。HABR中的礫石填料能夠有效截留生物量,使得系統(tǒng)不致發(fā)生污泥流失現(xiàn)象。填料還可以促使生物絮體與氣泡分離,為最終形成顆粒污泥創(chuàng)造了必要條件。
　　 運(yùn)行結(jié)果表明,HABR內(nèi)存在著明顯的生物相分離現(xiàn)象。在1、2隔室內(nèi),產(chǎn)酸發(fā)酵菌占優(yōu)勢(shì)地位;產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌在3隔室內(nèi)演替為優(yōu)勢(shì)菌群;而4、5隔室內(nèi)的產(chǎn)甲烷菌在代謝活性、生物量及生態(tài)位競(jìng)爭(zhēng)能力等方面則體現(xiàn)出明顯優(yōu)

6、勢(shì)。
　　 在HABR啟動(dòng)階段,1隔室內(nèi)MLVSS一開(kāi)始有所降低,之后又因?yàn)楫a(chǎn)酸菌完成了對(duì)環(huán)境的適應(yīng)過(guò)程而穩(wěn)步上升;由于3隔室內(nèi)的一直維持了最適宜微生物生長(zhǎng)的條件,因此其污泥活性增幅最大;4、5隔室因受到前端隔室的緩沖作用的保護(hù),污泥活性一直緩慢增加。在穩(wěn)定運(yùn)行期,各隔室內(nèi)VSS均隨隨著OLR提升都逐漸增加,這反映出了HABR對(duì)污泥物理特性的改善;同一有機(jī)負(fù)荷下各隔室VSS濃度都表現(xiàn)出沿流程遞減的規(guī)律性,這與穩(wěn)定運(yùn)行期COD去除

7、率所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。
　　 在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),HABR各隔室均出現(xiàn)了外觀和形狀不同的顆粒污泥,這與進(jìn)入各隔室的有機(jī)負(fù)荷、以及各隔室內(nèi)的混合程度及傳質(zhì)均勻與否密切相關(guān)。產(chǎn)酸隔室內(nèi)顆粒污泥外觀呈現(xiàn)為黃白色或棕色,并因其傳質(zhì)阻力大而令原接種的污泥顆粒逐漸解體而呈漿狀;產(chǎn)甲烷隔室內(nèi)顆粒污泥粒徑最小,要求的基質(zhì)濃度梯度較小,污泥顆粒內(nèi)的厭氧細(xì)菌生長(zhǎng)與代謝很容易能夠維持在正常的狀態(tài)。
　　 在HABR中,由前端向后推移各隔室中顆粒污泥