啤酒废水厌氧颗粒污泥代谢有机酸产甲烷特征的研究_刘双江

201990年22月电国七hina第8卷第4期啤酒废水厌氧颗粒污泥代谢有机酸产甲烷特征的研究刘双江胡纪革顾夏声(清华大学环境工程系,北京)周孟津(北京师范学院生物系)摘要本文报道了处理啤酒废水6.7m“容积UASB反应器中仄氛领拉污泥代谢有机酸的特征。研究发现,颗粗污泥代谢乙酸盆、丙酸益、丁酸盐的最大比产甲烷速率分别为。.216、0.132、。.o83mmol/hr·gvs,其起始抑制浓度分别为42、15、20mM,仄氛污泥颗柱化提高了仄氧污泥衬乙酸能力。试验结果还表明,丙酸甘颗拉污泥代谁的抑制作用最为强烈。文章讨论了本研究讨UASB工程应用的意义。关键词:UASB反应器,厌氧颗粒污泥,有机酸代谢前言第二代新型厌氧反应器中,U人SB反应器具有广泛的适应性和高效率等特点,已普遍应用于食品酿造、轻工等行业有机废水的处理,显示了厌氧消化技术在环境保护中的作用〔`一2〕。UASB反应器的高欢运行与厌氧污泥颗粒化密切相关。近年来对厌氧污泥颗粒化的条件进行了较多的工作,掌握了形成颗粒污泥的基本条件,这为UASB反应器的广泛应用奠定了基础〔3一1。另一方面,对厌氧颗粒污泥的代谢特点研究较少。颗粒污泥主要是_由产甲烷菌、产氢产乙酸菌等寿.{一些无机盐类共同组成的颗粒体,这种在空间上的靠近,加强了厌氧微生勿间物质交抉,促进了厌找消化过程中互营联合作周,并赋予厌氢颗粒污泥相对较高的代澎活性〔5〕。有关资科报道,厌氧颗粒污泥的代谢活性比接种前的絮状污泥高一个数量级〔的。以往的研究报道,厌氧反应器在高负i苛运转状况下,由于有机酸的积累而抑制了产甲烷作门,反应器运转效率下降.本文报道厌氧颗粒污泥代谢乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐的特征及这些底物对颗粒污泥产甲烷的抑制作用,并讨论了本研究对工程应用的意义。本文于1989年8月5日收稿材料与方法一、厌乳颗拉污泥:厌氧颗粒污泥取自北京啤酒厂6.7m“容积中试UASB反应器,该反应器为清华大学环境工程系自1987年启动运行,经几个月运行后,获得了性能良好的颗粒污泥,有关反应器运行及颗粒污泥的一些参数见表1。取反应器内sooml厌氧颗粒污泥,置于1000而旦筒,加入等量的磷酸盐缓冲液(pH7.0),冲洗三次,每次静置1小时,弃掉上层悬浮液,留下层厌氧颗粒污泥备用.rggo年11月刘双江等啤酒废水庆氧颗粒污泥代谢有机酸产甲烷特征的研究表了认;益氧天u屁石反遥藉遥石条衬一及颗粒污泥的一些参数运行负荷水力滞留时间进水浓度COD去除率试验温度颐粒污泥直径颧粒污泥SVI9一14kgCOD/也3·d5一6五r2000一300omgCOD/185一95肠20一25.C1.03一105也In、娜12ml八0.25一25mM浓度范围内,随乙酸盐浓度升高厌氧颗粒污泥的比产甲烷率呈线性增长,当乙酸盐浓度超过42二l扭时,颗粒污泥的比产甲炕率下降,其代谢活性受到抑制,且抑制作用随乙酸盐浓度升高而加大。在线性区域与抑制区域之间(25一401nM)颗粒污泥的比产甲烷率不受乙酸盐浓度变化的影响,颗粒污泥保持最大的比产甲烷率(0.216mmolCH`/hr·gvs)...`.,胜..,!甲.lr护,走丫1·1.砚夕`·月卜`L韶幻仁肠联鱿幼七`一璧..急\ù。弓ō认退州又铸溜阶礼公二、试验方法:装置见图1.50ml三角瓶内加入磷酸盐缓冲液40ml,20ml厌氧颗粒污泥(污泥量为0.7一o.ggsy)。加入各种底物至所要求浓度。试验在35℃条件下进行,试验初始pH和终止pH值之差不大于0.2。图1恒温水洛试验装置示意图2.5。。l兰角瓶3:史民发醉管用加乙吸挤浓度fmM,图2乙酸盐浓度对颗粒污泥产甲烷活性的影响二、厌氧领拉污泥代谢丙酸盐、丁酸盐的特征丙酸、丁酸是厌氧代谢过程中两个极为重要的中间物。复杂有机物厌氧分解的最初产物一般为乙酸、丙酸、丁酸以及乳酸、乙醇、H:/CO:等,丙酸、丁酸也是反应器中乙酸的重要来源。试验研究了丙酸、丁酸盐浓度变化对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响(图3~堪)。4帅白.上结果一、仄氧颗拉污泥的乙酸盐代谢特征试验以乙酸钠为底物,研究了在0.25一65mM浓度范围内乙竣盐分解产甲烷的特征(图2).从图2一侧`以看到乙酸盐浓度对厌氧颗粒污泥代谢影响,可分为三个阶段,在1624韶仍移加丙曲钠浓度《mM、.1叫4J叫1叱。\活庄·日à、ó工x璐攀奋礼公史氏发酵管内装有4NNaOH饱和食盐水,用于测定CH`产量,每间隔1小时记录产CH`量,在坐标纸上求得产CH`速率。计算比产CH4率时忽略史氏发酵管中的水压差.比产甲烷率计算式如下:比产甲烷率(mmolCH4/hr·gvs)_产甲烷速率(mmol/hr)每瓶中VS(g)VS测定采用恒重法图3丙酸盐浓度对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响xZ1900年一1月中国沼气第8卷第4期幼翻肠“.加了.的旅度