采用工艺诱导和微生物刺激法批量培_省略_UASB菌粒的工业生物反应器研究_R_E_埃里斯

采用工艺诱导和微生物刺激法批量培养UASB菌粒的工业生物反应器研究R·E·埃里斯等摘要用两个不同的试验反应器(每个容积约5L)进行提高UASB菌粒的成粒率小型试验。用于试验的污泥采自当地污水处理厂,用桃罐头厂排放的污水作为碳源。反应物的圆圈运动和每天补加给料可产生必要的剪切环境,有利于菌粒的成粒过程。在20d内的培养期中,菌粒的粒度大于0.5mm。两种反应器的试验结果表明,安装有水平搅拌轴的反应器更有效。关键词UASB成粒作用菌粒培养前言食品工业的每一道工序都会产生数量和质量不等的废料,因此,这些废料将造成潜在的严重污染问题。上流式厌氧污泥床(UASB)工艺为处理各种有机工业废水提供了一种可供选择的生物技术解决方法。UASB工艺设计可在短的流体滞留时间(6～24h)内达到高的污水处理负荷(30kgCOD/m3)。这意味着只需要体积较小的净化器。然而,UASB工艺应用存在的主要问题之一是启动时间较长。虽然UASB工艺使用很普遍,但将非粒状的厌氧菌污泥培养成高效率颗粒床要花几个月的时间。由上流式废水反应器洗出的粒度大于0.5mm的有效颗粒的量很少。厌氧菌的缓慢生长繁殖限制了UASB工艺在一些剩余菌粒供应不足的国家和地区的推广应用。对细菌施加作用力可以缩短菌粒生长的启动时间。给反应物引入剪切力就可向反应物施加作用力。通过每天补加易于生物降解的碳饲料产生碳的刺激。虽然Britz等人已应用了成粒效率高的系统(见图1),但该系统只限于实验室规模。图1系统是一个改装的恒温水槽。反应瓶被插入托盘孔中,托盘安装在四角的轮子上。轴带动一边的托盘。轴与电动机驱动的旋转飞轮相连。系统操作温度35℃,转速150r/min。商业化振荡器也是很有效的,但它没有温度控制装置。Britz确定的成功工艺条件试验结果表明,在开始的两天多时间里,由于丙酸和乙酸的形成,初始pH从7下降到6.5。随后pH升高到约6.9。之后约6d,反应物的黏度明显增大,这是由于外细菌聚合物(ECP)的产生,与氢离子形成沉淀,从而稳定pH。图1摇瓶器本研究的目的是开发一种与摇瓶试验成粒性能相近的反应器系统,即在20～30d内能批量生产100～500kg菌粒的反应器系统。1试验反应器为了设计能将剪切力传递到反应的生物质的反应器,试验了两个较小的容积约5L的试验反应器。反应器除了需要有剪切力外,还必需有产生气体的排出口、溶液添加口和排出口以及菌粒的最终排出口。反应器温度必需可以控制,反应器系统必需易于放大。图2所示的两个试验反应器安装在温度可控制的热水夹套中。一台可调速的电动机向反应物提供必要的摆动。图2中左边的反应器安装有竖直的轴,而右边192004.10国外金属矿选矿反应器安装水平搅拌轴。反应器的内部结构见图3和图4。图2两个试验反应器图3水平反应器的内部结构图4立式反应器内部结构驱动电机的较小转动直径带动搅拌浆作圆周运动,物料的总反射角约为90°。2试验运行用两台反应器进行了4次试验。用从当地污水厂厌氧菌箱取出的污泥作起始物料。污泥用筛孔1mm×1mm的筛子筛去杂质和外来物。污泥经离心脱水。用桃罐头厂的污水作为碳源。准备COD浓度为2000mg/L的给料,加入少量的CaCO3、KH2PO4和尿素到给料中。用NaOH调节给料pH至7。在121℃温度下对给料进行灭菌处理。向容积为5L的反应器中加入22%的污泥和78%的给料。反应器充满率为80%,试验在35℃温度下进行。每天从反应器顶部抽取100mL给料,沉淀微生物菌群后用新鲜给料代替。每天监测和记录产生的气体。为了便于控制,测定抽取给料的pH值,试验运行中pH变化见图5。图5pH值变化图pH低于6时细菌开始死亡,因此,当pH低时,每天在补加新鲜给料时,同时加入CaCO3。每天代表性的甲烷和二氧化碳气体的产量见图6。试验结果表明,水平轴反应器得到的细菌活性比竖直轴反应器的要高。正如从图7所见到的,在20d后,在反应器中生成了很厚的膜。图6气体产量图7细菌的生长膜尽管预计排出气体中甲烷含量较高,但试验结束时甲烷含量增加幅度还是令人惊讶的(见图8)。(下转第18页)20国外金属矿选矿2004.10在pH2.5和5.5范围不用HF或AlCl3调整剂,用EDTA和油酸盐捕收剂可从脱过泥的酸性矿浆中很容易浮选出铬铁矿。用分散剂木质素磺酸盐调整剂在自然pH下可分离出蛇纹石。不同矿物浮选动力学研究结果表明,在pH2.5和5.5时铬铁矿的可浮性相近。pH5.5时的蛇纹石的可浮性比pH2.5时的低,而pH5.5时的橄榄石的可浮性比pH2.5时的高。在酸性溶液中用油酸和EDTA处理过的橄榄石的FTIR光谱研究结果表明,在处理的样品上仍有大量油酸盐存在。捕收剂是以油酸盐形式存在,因为在红外光谱中发现了油酸峰。在光谱中未发现EDTA峰,所以,橄榄石的抑制似乎与亲水