两相乙醇型厌氧的实现途径及其启动运行研究

发布时间：2019-08-26 12:49

【摘要】：随着城市化和工业化进程的加快,高浓度有机废水污染问题日益严重,如何治理该类废水已经成为人们研究的热点。两相厌氧生物法是一种经济的有机废水处理方法,上流式厌氧污泥床反应器(UASB)是当前废水厌氧生物处理中使用最多的工艺。本文结合UASB在处理有机废水上的优越性和当前高浓度有机废水处理的困难性,并联系了当前化石燃料危机的境况,研究了在利用新型两相UASB厌氧工艺处理高浓度有机废水的过程中,进水容积负荷(VLR)和pH变化条件下的产酸相产酸产乙醇特性,以及两相工艺从有机废水中回收清洁能源氢气和甲烷的效果,同时,结合现有研究分析了在产酸相中乙醇型厌氧途径实现的可能性和两相厌氧工艺的启动效果,并且借助荧光原位杂交(FISH)技术分析了两相反应器内污泥中主要微生物群落的特征。主要研究结果如下:(1)利用单相UASB研究VLR对两相厌氧工艺中产酸相产酸、产乙醇和产氢气特性影响的过程中,当VLR分别为18、24和36kgCOD/(m3·d)时,丁酸产量最高。当VLR为48kgCOD/(m3·d)时,丙酸产量最高,且乙醇平均产量达到最大值142.98mg/L,氢气产率达到最高均值887mL/d,COD去除率降至13%左右。在当前所认为的发生乙醇型发酵的条件下,丁酸型发酵较乙醇型发酵更容易实现。VLR=36kgCOD/(m3·d),HRT=2h是产酸相最佳运行条件,产酸过程中的主要微生物是梭菌,主要的液相代谢产物是丁酸。(2)利用单相UASB研究低pH条件下pH的变动对于产酸代谢的影响时,在调节UASB中pH从4.2升高到4.9的过程中,丁酸始终都是液相产物中浓度最大的一个,丙酸、戊酸浓度先增加后减小,乙酸浓度一直增加,乙醇浓度则保持在100mg/L附近波动。pH为4.2左右时,UASB产气率相对较高,p H升高后,COD去除率降低,污泥中的真细菌和梭菌的相对丰度减少,古细菌和肠杆菌的相对丰度增加。pH的波动没有使系统的代谢途径向大量产乙醇方向发展,pH在4.2左右时最有利于产酸相产酸产氢。(3)连接产酸相UASB和产甲烷相UASB组成两相厌氧工艺之后,当两相稳定运行时,产甲烷相最大沼气产率为740m L/d,最大甲烷产率为545m L/d,最大COD去除率为98%,产甲烷相平均能源回收率为58.62%,两相能源回收效率为59.4%。产甲烷相酸化时,该相污泥中真细菌、古细菌、食丁酸盐产氢产乙酸细菌和食丙酸盐产氢产乙酸细菌相对丰度分别是67.67%、32.33%、48.64%和10.54%,产甲烷相启动完毕时,该相污泥中以上各种微生物的相对丰度依次变为37.78%、62.22%、21.09%和5.32%。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【参考文献】