HRT對(duì)厭氧消化系統(tǒng)運(yùn)行效能的影響及丙酸氧化菌群的結(jié)構(gòu)解析.pdf

1、有機(jī)負(fù)荷率（OLR）是運(yùn)行厭氧消化系統(tǒng)的重要工程控制參數(shù)，對(duì)于特定的廢水處理，一般通過(guò)調(diào)整水力停留時(shí)間（HRT）的方法控制系統(tǒng)的OLR。當(dāng)HRT縮短到一定程度，則會(huì)因負(fù)荷過(guò)高而造成有機(jī)揮發(fā)酸，尤其是丙酸的積累。丙酸鹽是厭氧消化過(guò)程中最難發(fā)生產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)的中間產(chǎn)物，其過(guò)量累積，將導(dǎo)致系統(tǒng)的酸化，甚至運(yùn)行失敗。如何在提高OLR的同時(shí)，保障系統(tǒng)中包括丙酸在內(nèi)的中間代謝產(chǎn)物的及時(shí)轉(zhuǎn)換，是提高厭氧消化系統(tǒng)效能的關(guān)鍵，也是廢水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問(wèn)

2、題。本論文以工程應(yīng)用中最為常見的兩種結(jié)構(gòu)類型的厭氧反應(yīng)器，即升流式厭氧污泥床（UASB）反應(yīng)器與連續(xù)流攪拌槽式反應(yīng)器（CSTR）為研究對(duì)象，系統(tǒng)研究了HRT對(duì)其運(yùn)行效能的影響，并通過(guò)污泥生物相和現(xiàn)代分子生物學(xué)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(jìn)一步提高厭氧消化系統(tǒng)的效能，提供工程運(yùn)行指導(dǎo)。
　　UASB在污泥接種量7.75gMLVSS/L、進(jìn)水COD1000mg/L、進(jìn)水堿度2000mg/L（CaCO3計(jì)）、

3、HRT48h、35℃等條件下啟動(dòng)運(yùn)行，考察了HRT改變對(duì)UASB運(yùn)行效能的影響。結(jié)果表明，在HRT由48h分階段降低到24h、20h、16h、12h和8h的過(guò)程中，反應(yīng)系統(tǒng)的pH值和堿度變化不大，產(chǎn)氣量隨OLR增加而穩(wěn)步上升，COD去除率在HRT8h時(shí)仍可保持在80％以上。HRT的縮短導(dǎo)致丙酸鹽和乙酸鹽短暫的上升，但總體隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)均持續(xù)下降，在HRT為8h時(shí)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(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌比利用乙酸鹽的產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)更慢、轉(zhuǎn)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(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌發(fā)生了明顯的演替過(guò)程，先后出現(xiàn)了δ-proteobacteria中的Syntrophus gentianae、Syntrophobacter sulfatireducens和低GC含量革蘭式陽(yáng)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(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群的生物多樣性。
　　CSTR在污泥接種量12.9gMLVSS/L、進(jìn)水COD=2000mg/L、進(jìn)水堿度2000mg/L、HRT48h、35℃等條件下啟動(dòng)運(yùn)行。在HRT由48h分階段縮短到36h、24h和18h的過(guò)程中，系統(tǒng)的pH值和堿度變化不大，產(chǎn)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(dòng)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(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌也隨著反應(yīng)器HRT的縮短及OLR的不斷提高發(fā)生明顯的演替過(guò)程，依次出現(xiàn)δ-proteobacteria中的Syntrophus gentianae，低GC含量革蘭式陽(yáng)性菌中的Pelotomaculum schinkii和Desulfotomaculum benzoicum。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，UASB中的氧化丙酸的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌多樣性