【摘要】：隨著城市化和工業(yè)化進程的加快,高濃度有機廢水污染問題日益嚴重,如何治理該類廢水已經(jīng)成為人們研究的熱點。兩相厭氧生物法是一種經(jīng)濟的有機廢水處理方法,上流式厭氧污泥床反應器(UASB)是當前廢水厭氧生物處理中使用最多的工藝。本文結合UASB在處理有機廢水上的優(yōu)越性和當前高濃度有機廢水處理的困難性,并聯(lián)系了當前化石燃料危機的境況,研究了在利用新型兩相UASB厭氧工藝處理高濃度有機廢水的過程中,進水容積負荷(VLR)和pH變化條件下的產(chǎn)酸相產(chǎn)酸產(chǎn)乙醇特性,以及兩相工藝從有機廢水中回收清潔能源氫氣和甲烷的效果,同時,結合現(xiàn)有研究分析了在產(chǎn)酸相中乙醇型厭氧途徑實現(xiàn)的可能性和兩相厭氧工藝的啟動效果,并且借助熒光原位雜交(FISH)技術分析了兩相反應器內(nèi)污泥中主要微生物群落的特征。主要研究結果如下:(1)利用單相UASB研究VLR對兩相厭氧工藝中產(chǎn)酸相產(chǎn)酸、產(chǎn)乙醇和產(chǎn)氫氣特性影響的過程中,當VLR分別為18、24和36kgCOD/(m3·d)時,丁酸產(chǎn)量最高。當VLR為48kgCOD/(m3·d)時,丙酸產(chǎn)量最高,且乙醇平均產(chǎn)量達到最大值142.98mg/L,氫氣產(chǎn)率達到最高均值887mL/d,COD去除率降至13%左右。在當前所認為的發(fā)生乙醇型發(fā)酵的條件下,丁酸型發(fā)酵較乙醇型發(fā)酵更容易實現(xiàn)。VLR=36kgCOD/(m3·d),HRT=2h是產(chǎn)酸相最佳運行條件,產(chǎn)酸過程中的主要微生物是梭菌,主要的液相代謝產(chǎn)物是丁酸。(2)利用單相UASB研究低pH條件下pH的變動對于產(chǎn)酸代謝的影響時,在調(diào)節(jié)UASB中pH從4.2升高到4.9的過程中,丁酸始終都是液相產(chǎn)物中濃度最大的一個,丙酸、戊酸濃度先增加后減小,乙酸濃度一直增加,乙醇濃度則保持在100mg/L附近波動。pH為4.2左右時,UASB產(chǎn)氣率相對較高,p H升高后,COD去除率降低,污泥中的真細菌和梭菌的相對豐度減少,古細菌和腸桿菌的相對豐度增加。pH的波動沒有使系統(tǒng)的代謝途徑向大量產(chǎn)乙醇方向發(fā)展,pH在4.2左右時最有利于產(chǎn)酸相產(chǎn)酸產(chǎn)氫。(3)連接產(chǎn)酸相UASB和產(chǎn)甲烷相UASB組成兩相厭氧工藝之后,當兩相穩(wěn)定運行時,產(chǎn)甲烷相最大沼氣產(chǎn)率為740m L/d,最大甲烷產(chǎn)率為545m L/d,最大COD去除率為98%,產(chǎn)甲烷相平均能源回收率為58.62%,兩相能源回收效率為59.4%。產(chǎn)甲烷相酸化時,該相污泥中真細菌、古細菌、食丁酸鹽產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌和食丙酸鹽產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌相對豐度分別是67.67%、32.33%、48.64%和10.54%,產(chǎn)甲烷相啟動完畢時,該相污泥中以上各種微生物的相對豐度依次變?yōu)?7.78%、62.22%、21.09%和5.32%。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703

【參考文獻】

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本文編號：2529308