硫化物对厌氧生化作用的影响及解救措施_杜国勇

1993年油气田环境保护第3卷第4期硫化物对厌氧生化作用的影响及解救措施杜国勇(四川石油管理局天然气研究所)摘要本文介绍了厌氧生化的两个过程及其特征,分析了52一对厌氧生化的影响过程,重点研究了影响厌氧微生物活性环境中S“一浓度,强调了环境中52一浓度与进水中S?一浓度的区别。研究结果表明:厌氧生化过程中,S“~的安全环境浓度为SOmgL/,当环境中52一浓度大于80mgL/时,对厌氧生化有明显的抑制作用。将此研究结果在UASB反应器上进行了试验,取得了良好效果。同时,分析了S“一使uAsB反应器中污泥失活的过程,枪出厌氧生化52一中毒的解救方法。主题词硫化物厌氧细菌生物化学处理废水含硫废水引言厌氧生化法处理有机废水,由于具有耗能少,可回收沼气,产泥量少及特别适合于处理高浓度有机废水等优点,应用范围越来越广泛。目前对于厌氧生化的机理及厌氧生化反应器的结构研究很多,然而,对于有毒物质如硫化物、重金属等对厌氧生化的影响研究较少,工作也不系统。本文从厌氧生化处理有机废水中常遇到的52一的影响入手,力图阐明S?一对厌氧生化的影响,并对52一中毒提出了解救措施,以推动厌氧生化在处理含52一废水方面的应用。厌氧生化的两个过程及其特征厌氧生化处理有机废水,一般可以分为两个过程。第一个过程是有机物在产酸菌的作用下,生成有机酸(VFA)、c02以及少量脂肪醇等,体系的pH值降低,产酸阶段pH一般在6.8~7.0左右,如果pH低于6.8就会对产甲烷菌产生抑制作用。第二个过程是低级脂肪酸和低级脂防醇在产甲烷菌的作用下,生成甲烷气,体系的总碱度上升,pH有所升高,通常pH可以增大0.4个单位,一般反应良好的厌氧生化体系其pH在6.8一7.6之间川上述过程中,第一步反应的速率较第二步快,约为第二步反应速率的10倍川。因此,第二步反应是厌氧生化的控制步骤,一旦反应的第二步受阻,或第一步反应速率过快,都会造成有机酸的积累,体系的习H随之降低,影响整个厌氧生化体系的平衡。在实际操作中,应随时监测vFA的变化,以了解厌氧生化过程进行的情况。S“一对厌氧生化影响的分析`52一对细菌的有毒作用,主要是与细胞体结合,破坏细菌体内的酶而使其失去活性。这个过程一般可以分为吸附和渗透入细胞体与酶结合两步。由于营养源的存在,细菌能够不断地繁殖,如果S艺一浓度在某一个范围内,细菌的失活速率小于繁殖速率,就不会对整个厌氧生化体系内的污泥活性造成影响,从宏观上就不表现出抑制作用,这就是生化体系有一定抗毒性的机理。称此52一浓度为厌氧生化体系的安全浓度。在实际生产中,应将S,一控制在安全浓度范围内。如果52一浓度超过某油气田环境保护1399年一值时,就对厌氧生化体系发生抑制作用,称此浓度为厌氧生化的抑制浓度。52一的抑制浓度或安全浓度是指微生物所处的环境中的52一浓度,而不是单指进水中所含的52一浓度,这是因为:52一吸附于细菌表面的过程易于解吸,设52一的吸附速率为k,,解吸速率为k:,与细胞体结合的速率为k3,用图】表示如下:(圆示意细菌,小点示意52一)了认图152一与细菌结合示意图环境中的S乡浓度越大,吸附于细菌表面的52一越多,52一进入细胞体内的机率越大,失活的细菌越多。而间歇式反应器是分批进水,搅拌反应一段时间后再进水,环境中S,一的浓度应是进水中含的52’加上反应器中剩余的52一,除以总的物料体积;在连续式反应器中,环境中52一浓度与进水中的52浓度是一致的。52一对厌氧生化的影响试验将驯化成熟的厌氧污泥用于试验,本试验要确定的是厌氧生化环境中的52一浓度对厌氧微生物的影响。试验所用的废水取自某气田的低温站所排的废水,向其中加入NaZs溶液,以获得不同的52一浓度,采用间歇式反应器进行试验。试验条件:温度为35~36CcocDr为44初mgL/CODer:N:P=200:表l中列出了不同52一环境浓度下的试验结果。表1不同52一浓度下厌氧生化的试验结果编号环境52一(mg/L)出水pH出水vFA(rng/L)出水eoD:(mg/L)出水52一(mg/L)eoDer去除率%.94968982孔曰82J门1.lq乙J户住nq19一通住7631110116.6一口才d户nlt了二é一`QdJq日lj`35~4070~80110~130110~1507)06.936806.65220~240143.4从表]中的数据可以看出:1.随着环境中52一浓度的增加,厌氧生化体系的VFA升高,pH降低,微生物对COD的降解能力降低;第3卷第4期杜国勇:硫化物对厌氧生化作用的影响及解救措施2.当52一大于80mg/L时,52一对厌氧生化体系的抑制作用明显增加,pH降到6.8以下,产甲烷受到抑制,VFA迅速增大;3.可以认为52一80mg/L,是该厌氧生化体系的安全浓度。安全浓度对于实际使