不同条件下EGSB反应器的启动及其微生物菌群的研究

发布时间：2020-04-25 05:25

【摘要】：随着工业废水排出量的不断增加,水污染问题也愈加严重。水处理便成为了广大环保工作者的主要问题。EGSB反应器(厌氧颗粒污泥膨胀床)主要由于其运行负荷高,污泥产量少,处理效率高而被广泛应用,并且厌氧生物处理过程中产生清洁能源,使得整个废水处理过程中达到一种环保的效果,比好氧生物处理节省人力物力。目前对EGSB反应器的研究越来越多,但是对于其启动过程及其微生物群落方面较少。本文主要研究贫营养、以葡萄糖为碳源、以乙酸钠为碳源等条件下对EGSB反应器启动过程中的影响,并探索反应器内同时产甲烷反硝化工艺的运行效果,同时采用高通量测序技术(High-throughput sequencing)对EGSB反应器内微生物群落进行生物多样性和菌群分布情况的分析。其结果如下:1)以城市污水处理厂缺氧区的絮凝污泥为接种污泥,醋酸钠为碳源,在贫营养模拟污水进水条件下,成功启动EGSB反应器。结果表明:在连续运行73天,进水COD浓度从200mg/L、500mg/L提高到1000mg/L时,COD去除率也能达到80%以上,甚至达到95%以上。同时采用高通量测序技术,分别对接种污泥、运行到第43天(进水COD为500mg/L)和运行结束时的污泥样品进行了微生物群落结构分析,分析结果表明:三个样品中的微生物多样性都有所下降。在细菌门水平上,绿弯菌门(Chloroflexi)和广古菌门(Euryarchaeota)的相对丰度明显增加(AWN1分别为33.01%和0.63%,AWN2分别为44.03%和7.14%),接种污泥样品中分别为19.40%和0.54%。在菌属水平上,除了未分类菌属外,其优势菌属为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina),梭菌属(Clostridium)和WCHB1-05属,其丰度总和分别占AWN1和AWN2总序列的16.13%和18.41%。2)以葡萄糖为碳源的条件下成功启动EGSB反应器。EGSB反应器完成启动后,pH维持在7.5左右,ORP在-340mv左右。整个运行过程中,COD去除率逐步提高,最后达到90%左右。EGSB反应器启动后的微生物菌落,门分类的优势门有变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)及厚壁菌门(Firmicutes),分别占比例70.00%、12.96%、10.09%;但是,启动后属类菌群分布比较均匀,没有特别优势的属类微生物,以葡萄糖为碳源的EGSB反应器并不适合原来接种污泥中生物菌群的生长。3)以乙酸钠为碳源的条件下成功启动EGSB反应器。整个运行过程中,COD去除率逐步提高,最后达到85%左右。反应器内生物菌群的生物多样性因为厌氧环境,其多样性有所减少。EGSB反应器启动后,生物菌群的优势门为拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、互氧菌门(Synergistetes)及变形菌门(Proteobacteria),分别占比例22.05%、19.37%、14.91%、13.61%、10.98%;属分类的优势属有vadinCA02属和梭菌属(Clostridium),分别占了9.89%和5.01%。4)EGSB反应器成功运行了同时产甲烷反硝化工艺。EGSB反应器成功启动后,COD的去除率为80%,加入硝酸盐后,COD的去除率为85%,硝酸盐去除率为95%以上。反应器内颗粒污泥中的反硝化细菌与产甲烷细菌相对稳定的共存。EGSB反应器启动后污泥中的菌群的优势门是拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes),分别占比例30.39%、22.17%、15.88%。属类分布比较均匀,所占比例比较大的有的T78属、Anaerovorax属、vadinCA02属、E6属和梭菌属(Clostridium)。
【图文】：

厌氧过滤器

可以直接排放；该水厂使用的处理工艺中应用的 AF 反应器由 AF 中和罐、AF 厌氧过滤器、AF 出水罐三大部分组成，其中 AF 中和罐包括了调节 pH 及添加营养物质的装置和进料传送泵，AF 出水罐的主要部件为出水管和回流管，AF 厌氧过滤器则由环形配水系统、反应器池本体、悬浮填料、沼气收集系统组成(如图 1-1所示)[19]。武福平等在常温短水力停留时间条件下，运用两步法—利用微生物固定化的好氧预挂膜法及使用 AF 反应器（厌氧滤池）启动法的快速挂膜，对兰州某污水厂的二级出水进行深度处理实验，实验结果表明：第一步好氧预挂膜过程中生长的丝状菌，其天然的网状结构可为第二步工艺中的厌氧微生物提供良好的栖身之所，经过 7 周启动时间的 AF 反应器（厌氧滤池）也逐步平稳，反应器成功启动，整个工艺中，COD 去除率可达 28%以上[20]。AF 反应器（厌氧滤池）还可以应用于去除芳香族化合物的工艺中。王文燕等人就以苯、联苯和萘为模型化合物，考察了厌氧滤池(AF)反应器对上述几种芳香族化合物模拟废水的处理效果，结果表明，当进水 COD 浓度约为 1000mg/L，废水中上述几种典型芳香族化合物总浓度为 60mg/L时，出水 COD 去除率可达到 90%，芳香族化合物的去除率可达到 84%。AF 反应器（厌氧滤池）能够很好的去除污水中的苯、联苯和萘等芳香族化合物[21]。

厌氧反应器,结构示意图,反应器,厌氧内循环反应器

士学位论文大的高径比，不需要外加动力，内部循环完全是通过(厌氧内循环反应器)是在上流式厌氧污泥床（UASB）种高效反应器。IC 反应器(厌氧内循环反应器)依托上反应器内形成流体循环，同时，内循环提高了反应区有机物与颗粒污泥之间的传质。这种方式导致在处理循环反应器)将比 UASB 反应器的有机负荷大 2—4 倍循环反应器)具有直径比大、上流速度快、有机负荷高除有机污染物的能力远远高于 UASB 等第二代厌氧反单的如图 1-2 所示[26]。方面，有研究出的新型内循厌氧流化床，可对酒精行进水容积负荷在 9.4～19.2kgCOD/(m3d)变化范围内，， 85%以上。系统运行稳定，处理效率高[27]。
【学位授予单位】：景德镇陶瓷大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;X172

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