克服硫酸盐还原作用对厌氧消化影响规律的研究.pdf

筑龙网 WWW ZHULONG COM 克服硫酸盐还原作用对厌氧消化影响规律的研究 冀滨弘 章非娟 史 平 提要 以间歇式厌氧反应器为研究对象 探讨了进水 浓度 投加 以及 污泥培养方法等因素在厌氧法处理硫酸盐有机废水中的影响规律 得出克服硫酸盐还原作用的主要 因素 培养 驯化产甲烷菌占优势的厌氧污泥 大于 合适的进水 浓度 本试验条件下 进水 浓度小于 关键词 间歇式厌氧反应器 硫酸盐有机废水 浓度 污泥培养方法 含硫酸盐有机废水的厌氧法处理一直是个难 题 当工业废水中含有较高浓度的硫酸盐 几千 时 由于硫酸盐还原反应的介入 严重干扰了 厌氧消化过程 其主要表现为 硫酸盐还原菌与 产甲烷菌争夺碳源 竞争性抑制 影响产甲烷菌的生 长 硫酸盐还原产物硫化物对产甲烷菌群的毒害 非竞争性抑制 导致产甲烷菌活性降低 使处理体 系恶化甚至破坏 硫酸盐还原作用对厌氧消化的影响受多种因素 的制约 但国内外的报道对 能够减小或克服 硫酸盐还原作用对厌氧消化影响 厌氧消化中 比值影响范围 进水 浓度范围等 众说纷云 为对上述问题作初步评估 探讨影响厌 氧法处理硫酸盐有机废水的几个主要因素间的关 系 本阶段试验研究内容为 比值与 浓度对厌氧消化过程的影响 在克服 硫酸盐还原反应对厌氧消化过程影响的作用 试验材料与方法 本试验采用间歇厌氧试验装置 试验水样是市 售的啤酒加尿素 磷酸氢二钾 硫酸盐和自来水配制 而成 本研究进行了 组试验 第一组反应器依次 进行 组的试验 第二组反应器依次进行 组的试验 各组试验工况见表 接种污泥取自于上海市闵行污水处理厂的储泥 池 采用 个反应器驯化污泥 其驯化原则为当 去除率达到 左右时 通过缩减水力停留时 间提高有机负荷和 负荷 的测定采用重 铬酸钾法的快速测定法 其它项目的分析测定均采 用标准方法 表 反应器编号与试验工况 反应器 空白 投量 投量 投量 投量 注 括弧内数值单位为 未加 和 柠 檬酸钠的螯合物 试验结果讨论 去除效果的分析 见表 国内外的文献对影响厌氧消化的进水 浓 度的范围众说纷纭 认为进水 浓度在 时对厌氧消化没有显著的影 响 而 认为进水 浓度在 以上时厌氧消化已开始受到影响 国内报道 当 进水 浓度在 时 硫酸盐还原作用 将影响产甲烷菌的活性 抑制厌氧消化 本试验研 究结果表明 进水 浓度对 的去除有一定 的影响 当进水 浓度为 时 去 除率在 左右 当进水 浓度为 时 去除率降至 左右 当进水 浓度 为 时 去除率显著下降 见表 这一结果表明 在本试验条件下 进水 浓度小 于 时 硫酸盐还原作用对产甲烷过程并 未发生显著抑制作用 当进水 浓度为 给水排水 筑龙网 WWW ZHULONG COM 表 各反应器运行稳定后的 去除率 反 应 器 比值 空白 投量 投量 投量 投量 组 组 组 组 组 组 注 数值单位为 没加铁 和 柠檬酸钠的螯 合物 平均值 相应数据单位 时 产甲烷菌的活性受到的抑制作用较大 另外 由表 可以看出 当 浓度小于 在本试验条件下 比值对 去 除有影响 但不很显著 各反应器的 去除率基 本在 以上 比值为 投加 对于 的去除效果几乎没有影响 各反应 器的 去除率大致相仿 当 时 投加 可使 去除率略有提高 但效果 不明显 这一结果表明 本试验条件下 投加 对改善 提高产甲烷菌的活性作用不大 硫酸盐还原率分析 见表 表 各反应器运行稳定后的 还原率 反 应 器 比值 空白 投量 投量 投量 投量 组 组 组 组 组 组 注 数值单位为 没加铁 和 柠檬酸钠的螯 合物 平均值 相应数据单位 表 数据表明 当进水 浓度小于 时 对硫酸盐还原作用的影响显 著 时 硫酸盐还原率相差不多 均大于 时 硫酸盐还原率显 著下降 仅为 这一结果与文献报 道中随着 比值的减小 硫酸盐还原作用 增加的说法不一致 表 数据还表明 当 进水 浓度小于 时 浓度对硫酸盐 还原率没有影响 当 进水 浓度为 时 硫酸盐还原率略有降低 但不 显著 各组的 个反应器的硫酸盐还原率差异不大 表明在本试验条件下 投加 对硫酸盐还原过 程基本没有影响 由表 与表 可以看到 的 两组试验的 去除率较高 分别大于 和 但 还原率却都很低 说明在此条件下 各个反应器的产甲烷菌和硫酸盐还原菌的竞争中 产甲烷菌占优势 硫酸盐还原菌处于劣势 沼气产气率的分析 见表 表 各反应器运行稳定后的沼气产气率 反 应 器 比值 空白 投量 投量 投量 投量 组 组 组 组 组 组 注 数值单位为 没加铁 和 柠檬酸钠的螯 合物 平均值 相应数据单位 由表 的数据可以看到 当 浓度小于 沼气产气率随 比值的减小 而减小 浓度为 的试验 除 组空 白试验较特殊外 其它各组的沼气产气率也随 比值下降而减少 这一结果说明 比值对沼气产气率的影响较大 试验结果表 明 当 时 进水 浓度对沼气 产气率有显著的影响 随着进水 浓度的增加 沼气产气率明显下降 表 的数据还表明 沼气产 气率与是否投加 以及 投加量无明显 的相关关系 投加 后 大部分沼气产气率升 高 少部分降低 组 组中投加 量为 的试验 有的没有变化 组中投加 给水排水 筑龙网 WWW ZHULONG COM 量为 的试验 组中投加 量为 的试验 组中投加 量为 的试验 这一结果表明 对沼气产 气率的影响规律尚有待于进一步研究 出水总硫化物浓度的分析 见表 表 各反应器运行稳定后出水的总硫化物浓度 反 应 器 比值 空白 投量 投量 投量 投量 组 组 组 组 组 组 注 数值单位为 没加铁 和 柠檬酸钠的螯 合物 平均值 相应数据单位 由表 中的数据看到 对出水总硫 化物浓度有一定影响 当进水 浓度小于 时 出水总硫化物 浓度随 比值的减小而升高 当 时 出水总硫化物浓度随进水 浓 度的增大而增大 除 组空白试验外 说明进水 浓度对出水总硫化物浓度的影响很大 由表 数据还可看到 总体上看 当进水 浓度 时 投加 可使出水总硫化物浓度 略低于未投加 的空白试验 表明投加 对减少出水总硫化物浓度有一定好处 但当进水 浓度为 时 投加 的各反应 器的出水总硫化物浓度基本上高于未投加 的空白试验 说明当进水 浓度过高时 投加 以下的 不能降低出水总硫化物浓 度 出水硫化氢浓度的分析 见表 表 中除 组和 组的空白试验外 各工况的 出水 浓度均随进水 比值的减小而 增大 说明进水 比值除对硫酸盐还原率 有显著的影响外 对出水 浓度也有较大影响 由表 中的数据可以看到 除 组外 各工况的进 水 浓度对出水 浓度有较大影响 出水 浓度均随着进水 浓度的增加而增大 投 加 的各组反应器的出水 浓度基本上低 于未投加 的空白试验 表明投加 有利 于降低出水 浓度 但其影响的大小与 投 加量无明显相关关系 值是影响出水 浓度 的重要因素 当出水总硫化物浓度一定时 值越 大 出水 浓度越小 值越小 出水 浓度 越大 由表 表 可以看到 由于 值较高 出水 浓度较低 尤其是 组的出水总硫化物浓度已 达 左右 但出水 浓度小于 组和 组数据也可以说明这一点 组 除空白试 验 的出水总硫化物浓度比 组大 但 组的出水 浓度却比 组小 这主要是由于 组的 值 较低导致的 组的空白也类似 出水总硫化物浓 度为 但由于出水 值只有 其出水 浓度高达 表 各反应器运行稳定后的出水 浓度 反 应 器 比值 空白 投量 投量 投量 投量 组 组 组 组 组 组 注 数值单位为 没加铁 和 柠檬酸钠的螯 合物 平均值 相应数据单位 污泥培养驯化方法的影响 见表 产甲烷菌和硫酸盐还原菌的竞争受这两种细菌 初始数量比率的影响 如果初始时产甲烷菌群体 已占绝对优势 即使有充足的 作为硫酸盐还 原的电子受体 硫酸盐还原菌也难以发展到能抑制 产甲烷菌产甲烷的程度 正是基于这个理论 本阶 段试验的污泥培养驯化方法是以驯化产甲烷菌为 主 即在驯化期间 只有当 去除率大于 之 后 才能提高 负荷 驯化结束时 第一组的容 积负荷为 和 此时的 去除率为 左右 还原率为 左右 第二组的容积负荷为 给水排水 筑龙网 WWW ZHULONG COM 和 此时的 去除率为 左右 还原率为 左右 表 各组反应器驯化结束稳定运行时 的 去除率和硫酸盐还原率 第一组 反应器 进水 去 除率 还 原率 第二组 反应器 进水 去 除率 还 原率 驯 化污泥 驯 化污泥 组 组 组 组 组 组 注 表中数据均为各组 个反应器中的平均值 组数据扣除较特殊的空白 试验数据 表 中数据表明 污泥驯化结束时的 比值较大 浓度相对较低 此时 其 去除率很高 且高于硫酸盐还 原率 说明污泥中产酸菌 产甲烷菌和硫酸盐还原菌 已建立良好的共生关系 产甲烷菌生长得很好 未受 到任何抑制 因此 将其接种到第一组反应器中进 行试验后 虽然 和 浓度变化较大 由 降至 浓度由 升至 但 去除率变化较小 而 硫酸盐还原率显著下降 说明经这种方式驯化的污 泥中产甲烷菌生长良好 受硫酸盐还原作用的影响 较硫酸盐还原菌小 在生态体系中占优势 由表 还可以看到 将这种驯化后的污泥接种到第二组反 应器中进行试验后 虽然 和 浓度 变化也较大 由 降至 浓 度由 升至 但 去除率 和硫酸盐还原率变化都较小 这一结果同样说明污 泥驯化方式在克服硫酸盐还原作用对产甲烷菌的影 响方面有着重要的作用 此外 只要进水 硫酸盐还原菌也可以很好地生长 可与 产酸菌 产甲烷菌共同生长 形成一个良好的生态关 系 小结 由本试验结果得出以下结论 当进水 相同时 对 去除率略有影响 但不显著 但 对硫酸 盐还原作用 沼气产气率 出水总硫化物浓度和出水 浓度有显著的影响 当 浓度小于 时 进水 浓度对 还原率无影响 但进水 浓度对 去除率 沼气产气率 出水总硫化物浓度和出 水 浓度都有影响 进水 浓度越大 去除率越低 沼气产气率越低 出水总硫化物浓度和 出水 浓度越高 投加 对 去除率 还原率 以及沼气产气率均无影响 但对于出水总硫化物浓 度和出水 浓度有影响 投加 可使出水总 硫化物浓度和出水 浓度略有降低 其影响大小 与 投加量无明显相关关系 但对于克服硫酸 盐还原作用的影响方面意义不大 有效的驯化过程是抑制硫酸盐还原作用对 厌氧消化影响的重要方面 本试验采用的以培养驯 化产甲烷菌为主的驯化方法 使初始产