UASB反应器处理饮料及啤酒废水的特性、活性与微生物种群结构研究

发布时间：2017-09-19 19:29

  本文关键词：UASB反应器处理饮料及啤酒废水的特性、活性与微生物种群结构研究

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【摘要】：厌氧生物处理技术具有能耗低、剩余污泥量少并且可回收利用沼气资源等特点,因此,这一技术已被广泛地应用于处理高浓度有机废水以及城市污水。上流式厌氧污泥床反应器(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,UASB)具有处理效率高,并且可以承受较高的有机负荷的特点,已在酒精、啤酒、制药、淀粉、化工、柠檬酸和碳酸饮料等行业排出的中、高浓度有机废水方面得到了普遍的应用。UASB反应器能够高效运行的关键是能否在反应器内培养出沉降性能好、活性高的颗粒污泥,因此,研究颗粒污泥的形成、结构以及微生物种群特性对于提高UASB反应器的性能具有重要的意义。本研究通过对西安中萃可口可乐厂和西安市汉斯啤酒厂的UASB反应器的进出水水质(COD、VFA、氨氮及磷酸盐浓度等)、气体组分、污泥活性等进行测定,采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和荧光原位杂交(Fluorescence In Situ Hybridization,FISH)技术观察反应器中污泥的颗粒化过程以及颗粒污泥的形态、结构和种群分布,探讨分析其运行状况,为实际工程应用提供理论基础和参考依据。研究结果表明,西安可口可乐饮料有限公司利用UASB反应器在常温条件下处理饮料废水,自投入运行以来,UASB中的污泥为絮状污泥,在旺季处理负荷较高时,造成污泥流失,出水SS增高。通过对进水水质的分析,发现饮料废水中严重缺乏氮营养。通过添加营养物(氮肥)后,反应器中污泥开始快速颗粒化。对颗粒化前后UASB的COD去除率、产气量、沼气组分、进出水氨氮浓度、污泥活性、形态以及微生物种群结构等进行监测,结果表明,颗粒化后污泥粒径大于0.5毫米的占54.66%,具有较高的沉降速度和活性;COD去除率达到92.5%,比未颗粒化时提高了约8%;颗粒污泥的乙酸、丙酸和丁酸最大比产甲烷活性分别为0.69、0.47和0.39 g COD/(g VSS·d),与其絮状污泥的活性比较接近。SEM的检测结果表明该颗粒污泥边缘光滑、形状规则,颗粒表面除分布有丝状菌之外,还有大量杆菌及球菌,丝状菌相互交织缠绕包裹着颗粒内部的球菌和杆菌。FISH检测表明,颗粒污泥中的微生物呈现为层状结构(Layered structure),发酵细菌主要位于颗粒污泥外层,而甲烷菌则分布于颗粒内层。营养物(氮)浓度对UASB反应器中污泥的颗粒化具有非常重要的作用。西安汉斯啤酒厂污水处理站的UASB反应器进水负荷波动比较大,但出水COD浓度则稳定在150~400 mg/L,去除率达到80%以上,沼气中甲烷组分所占比例为74.66%,说明有机物大部分被转化为CH4。该污泥利用乙酸、丙酸和丁酸的最大产甲烷活性(SMA)分别为1.29 g COD/(g VSS·d)、0.47 g COD/(g VSS·d)和0.13g COD/(g VSS·d)。反应器中污泥主要为絮状结构,FISH检测结果表明甲烷菌在污泥中占比较大,从而保证了反应器较高的产甲烷能力。分析诊断该UASB反应器,认为其对啤酒废水的处理性能好,污泥活性高,抗负荷冲击能力强,但存在出水中污泥流失及颗粒化缓慢等问题。
【关键词】：UASB 饮料废水 啤酒废水 颗粒污泥结构 FISH 微生物种群分布
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X797
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-25
• 1.1 废水厌氧生物处理概况9-15
• 1.1.1 水污染和废水厌氧生物处理法9-10
• 1.1.2 厌氧生物处理的产生与发展10-12
• 1.1.3 厌氧生物处理的特点12-14
• 1.1.4 UASB反应器的特点及应用14-15
• 1.2 厌氧消化及微生物学15-20
• 1.2.1 厌氧消化的基本原理15-17
• 1.2.2 厌氧微生物之间的关系17-18
• 1.2.3 影响厌氧微生物生长的因素18-20
• 1.3 厌氧颗粒污泥的形成及种群分布20-23
• 1.3.1 厌氧颗粒污泥的研究现状20-21
• 1.3.2 厌氧颗粒污泥形成的影响因素21-23
• 1.3.3 厌氧颗粒污泥中种群分布及其影响因素23
• 1.4 课题来源、意义及内容23-25
• 1.4.1 课题来源23
• 1.4.2 研究意义23-24
• 1.4.3 研究内容24-25
• 2 材料与方法25-33
• 2.1 分析项目与方法25-33
• 2.1.1 仪器与设备25
• 2.1.2 常规分析项目的测定方法25-26
• 2.1.3 气体组分的测定方法26-27
• 2.1.4 VFA的测定方法27-28
• 2.1.5 最大比产甲烷活性的测定方法28-29
• 2.1.6 污泥粒径分布测定29
• 2.1.7 污泥形态及结构观察29
• 2.1.8 微生物种群分布特性观察29-33
• 3 结果与讨论33-49
• 3.1 UASB反应器处理饮料废水污泥颗粒化研究33-44
• 3.1.1 UASB反应器及运行33-35
• 3.1.2 反应器的运行监测与分析35-44
• 3.2 UASB反应器处理啤酒废水运行分析诊断44-49
• 3.2.1 处理工艺流程44-45
• 3.2.2 UASB反应器及运行45
• 3.2.3 反应器的运行监测及分析45-49
• 4 结论49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-58
• 附录 攻读硕士学位期间所发表的学术论文58

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本文编号：883497