UASB反应器中厌氧污泥颗粒化的微生物学机理_刘双江

29。孟年5月中国_沼气Chin妞班ogas第9卷第2期UASB反应器中厌氧污泥顺粒化的微生物学机理刘双江唐一胡纪革顾夏声周孟津(清华大学环境工程系,北京)(北京师范学院生物系)摘要通过对容积为5升的UASB反应器启动试验,研究了反应器内以葡萄糖为基质污泥颗拉化过程中不同类群细菌的消长规律。依据对颗粒化过程中细菌行为的观察,初步提出了厌氧颗拉污泥形成的机理,讨论了细菌种类对颗粗污泥性能的影响.关健词:UASB反应器,仄氧污泥颗粒化,j扭甲烷菌,发酵性细菌提高反应器内生物量浓度是第二代厌氧生物反应器高效的理论依据之一通过两种方式达到这一目的:一是加入载体(如厌氧过滤器、厌氧流化床等)使微生物附着在载体上生长,二是依靠微生物自身的能力形成颗粒生物体,即厌氧污泥颗粒化过程〔D。无论是加载体还是不加载体,其本质都是微生物依靠自身能力固定化过程.UASB工艺已被广泛应用于食品、酿造等行业生产废水的处理.试验研究和生产实践证明,能否在反应器内形成性能良好的颗粒污泥是此工艺成败的关键阁.近儿年的研究己初步掌握了培养颗粒污泥的基本运行条件,但很少涉及到颗粒化过程中微生物学特征的变化〔,~5〕.本文报道颗粒化过程中不同营养类群细菌的消长规律,并用电镜观察了这一过程中微生物的活动行为,分析了细菌种群对颗粒泥污性能的影响.试验用UASB反应器直径c7m,容积3.SL,沉淀区直径10cm,容积.1SL,反应器总容积为5L.35士l℃下运行.反应器以人工模拟葡萄糖废水为基质,添加尿素和磷酸氢二钾,使基质COD:N:P为20:5:1,连续进料.工艺流程见图1.材料与方法(一)反应器及运行工艺(二)不同类群细菌计教及菌种初步鉴定对不同类群细菌(发酵性细菌、乙酸裂解产甲烷菌、丙酸分解菌、丁酸分解菌)的计数采用MPN法,三个重复。优势菌的初步鉴定通过分析最高生长稀释度确定,厌氧操作技术及计数培养基见文献〔6〕.颗粒污泥的破碎采用高速匀浆器,取sml污泥置于充有N:的小匀浆杯,加橡胶盖密封,以保持其仄氧条件,700Orpm匀浆2分钟,用lml注射器吸0.lml匀浆液进行功倍稀释,稀释后计数.(三)观察光学显微镜观察一般经过结品紫染色.2xo.人单压月中国“,l一{二·:,放沼气第g卷第2期观察,估计颗粒污泥出现日期还要早一些.出现颗粒污泥时反应器容积负荷为4.38k`:.嘴`枷喃,诱魂贪有为O·““gC。”`kgVSS·d.参照以前的研究,把厌氧泥污颗黄化如瑙鲜衡咖:启动运行期、提高负荷期和颖粒污泥成熟期.各运行期的工艺参救屏那污的活性见表`·从表`可见,形成颗粒污泥后污泥的活性提高了近两倍,反应器也表现出、良好的运行性能.`ù:翻ù司、,.ù09图1试验工艺流程].贮水箱2.计里泵3.值沮水箱刁.热交换器6.污泥床区6.取样口7.悬浮区8.三相分离器9.集气军川.沉降区1.水封12.浪式气体流盆计扫描电镜为日产KYKY一AMRAY10型,样品制备程序为:戊二醛固定*脱水、临界点一{二燥、喷全。结果与,讨论(`)U几攀B反幽翻的启动运行及厌妞吸拉污泥的形成和活性该较才入:呱遥慕以双层沉淀池消化,;泥为接种物,接种量为10’kg·VSS/m.(反应器体积),接种物VsS/g弓为。.41,该污泥外观呈絮状,其最大比产申烷恬性接近于零,具有良好的瑰降性能,反应器接种启半个月的时间奋莱用半逢续进水,每夭进水,小时,到`;书7天反应器.)T始产气,第招天后反应器进入启动运行期,连续进料,其送行倩况见图。和倒3。’从图2和图3可以者到,经过助多天的运行,反应器.勺厌氧污泥由絮状转变为颗粒状,反应器的运行性能也大大改善,COD去除城一般都在80帕以上。首之栩她察熟题粒污泥一是在运行的第60夭,由于不是每天都取样侣行时一`d》图2UAsB反应舞启动过程中进水Cop浓度及出水浓度和去除率的变化情况-ǎ勺·峨下里、O亡U罗勿…tō勺`E(/一00里ó.压心份侣斤时周堪d、图3UASB反应器颗拉污泥形成过程中容积负荷、污泥贯待及甘R,的变化情况(二)厌焦污泥.核化过粗中不同曹并类群细菌的消长规律,`公.;.在反应器不同运行时期发醉性细菌、丙胶分解菌、J一酸分解菌和乙酸裂解产甲烷菌的数量列于表2丁结告.翻翔晓苛以看出:1白9文年5月刘双江等UAS力反应器中厌舰污泥顺粒化的微生物学机理表l试验BUSA反应器运行参数及污泥活性分析项目启动运行期(第x~24天)提高负荷期(第52~4a天)城拉污泥成熟期(第峨s~10盛天)进水COD浓度(mg/L)出水COD浓度(口g/L)也水挥发性脂肪酸(AFV)浓度(m/gL)COD会除举(肠)反应器容积负荷(kgOCD/m.d)污泥负荷(kgCOD/k叮55·d).产气攀(LcH’/)d最大比产甲烷速串(L·HC,/kgVS.s址)厂最大比COD去除率