二相UASB反应器中产酸颗粒污泥_省略_甲烷颗粒污泥的物理性质和化学成分_陈坚

81995年5月中国沼气C五ioaBiogas第1卷第2期二相UASB反应器中产酸颗粒污泥和产甲烷颗粒污泥的物理性质和化学成分陈坚刘晓梅吴敬李春生伦世仪(无锡轻工业学院发酵工程系)摘要:本文甘二相UASB反应器中产酸和产甲烷颗拉污泥的物理性质和化学成分进行了初步的研究。结果表明:(1)二种领杜污泥均具有良好的沉降性能,并且产酸领杜污泥的湿密度、强度和稳定性均优于产甲烷颗拉污泥。(2)二种颗粒污泥的表面元素基本相同,但内部Ca,iS含量相差较大,并且均未发现有FeS存在。(3)产酸和产甲烷领拉污泥中胞外多聚物(耳CP)的含量分别为0.57肠和1`46肠(以污泥干重计)。ECP中的主要成分为糖和糖醛酸。关健词:厌.氛消化二步过程UASB反应器颗粒污泥究尚未见报道。1前言二相UASB(上流式厌氧污泥床)工艺的基本指导思想是将相分离的特点与高效反应器的优势相结合〔,,幻。因此,二相UASB反应器中厌氧污泥颗粒化的意义主要表现在两个方面:首先,酸化相UASB反应器中产酸颗粒污泥的形成有利于提高反应器的酸化速率,优化产酸相的产物分布;其次,甲烷相UAsB反应器中产甲烷颗粒污泥的形成有助于提高反应器甲烷的产量和质量,保证整个系统运行的稳定性和处理能力.本文对UASB反应器中产酸颗粒污泥和产甲烷颗粒污泥的物理性质和化学成分,包括颗粒污泥的湿密度,强度、稳定性、沉降性能和颗粒污泥的表面元素、灰分中的化合物、微量元素、颗粒内胞外多聚物的含量及成分等问题进行了初步的研究。至今为止,有关二相UASB反应器中颗粒污泥性质的研2材料与方法2.1污泥来源、反应器运行条件和水质成分实验采用的产酸和产甲烷颗粒污泥分别取自二相UASB系统的产酸相和产甲烷相反应器(均加.75L).整个二相系统经四个月的连续运行培养得到了成熟的产醛打口产甲烷颗粒污泥。运行条件为:产酸相有机负荷7okgCOD/m’·d,HRT3小时,酸化率200肠,pHS.o;产甲烷相有机负荷46kgCOD/m昌·d,HRTg.5小时,COD去除率85肠,pH7.0。培养采用的水质成分为:工业葡萄糖59/L,KH:PO4o.lg/L,NH`Cl0.19/L,酵母膏0.29/L,MgSO`0.029/L(NH4):CO。0.19/L,CaCI:0.029/L,NaHC031.19/L,ZnClo.olg/L。运行控制温度35’C,进水pH6.o。2.2分析浏定项目国家自然科学基金资助项目(39100003)。本文收稿:1。日2一。了一02,修回.1903一01一271日。3年s月陈坚等二相UASB反应器中产酸颖粒污泥和产甲烷颗粒污泥的物理性质和化学成分9(l)颗粒污泥的湿密度:根据文献〔5〕。(2)颗粒污泥的强度:采用材料试验机测定颗粒污泥的抗压强度(N/m“)。(3)颗粒污泥的沉降速率:采用2二长、1.scm直径的有机玻璃管计时测定。(4)颗粒污泥的稳定性:取一定量的顺粒污泥放入10ml的三角瓶中,在各种不利条件下(表1)考察颗粒的结构变化。表1颗粒污泥稳定性试验条件(11)透射电子显微镜镜检:r根据文献〔4〕。乡务号1234560。INNaOH0.INHCI1肠蛋白酶蒸钾心沌蒸馏水a.38’C(60转/分)pH7.。(特殊pH除外)下,摇瓶24小时;b.煮佛20分钟:c.加压(latm)xo分钟.(5)55的钡J定采用los.C烘干法;VSS采用55o.C灼烧法。(6)颗粒污泥中碳、氮比(C/N)的确定:采用Carl。一Erbal/106型元素分析仪(意大刹),污泥样品经105’C烘干后测牵了屯。(7)颗粒污泥灰分中化合沉淀物的确定:采用D/二ax一IB型x射线衍射分析仪丫百本).分析条件是:Cu靶,电压一35六,`电流ZomA,扫锚连deg/msn,步长o.oZdeg.样品经105’C烘干,300’C灼烧等预处理。(8)颗粒表面元素分析:采用EDAX一91。。型能谱仪(美国)。样品经乙醇、丙浦梯度脱水等处理。(9)颗粒污泥中Ni、Co、Ca等元素狈l定:用上海产3030型原子吸收分光光度计。(10)颗粒内胞外多聚物(E二tra。ezlu一larpolymers,简称ECP)的分析:提取方法根据文献〔约。采用苯酚一硫酸法测定总糖含量,以葡萄糖为标准样品。采用咔吐一硫酸法测定糖醛酸含量,以半乳糖醛酸为标推样品。3结果与讨论3.1仄氧颗杜污泥的物理性质(1)形态和大小:成熟的产酸颗粒污泥外观呈蛾卵石形,大小不一,一般粒径在。.5~4mm之间,无光泽,内核红褐色。成熟的产甲烷颗粒污泥外观与产酸颗粒相同,只是粒径稍小,在。.5、Zlnm之间,表面呈灰色,内部深褐色。两种颗粒污泥在形态方面的差异与反应器进水基质和内部环境的不同有关。(2)湿密度和强度:产酸和产甲烷颗粒污泥的湿密度分别为1.0369/cm“和