不同碳硫比下产酸-硫酸盐还原反应器的运行调控研究

摘要

碳硫比是影响硫酸盐还原工艺运行效果的关键因子，研究不同碳硫比条件下工艺的运行调控对于提高工艺对硫酸盐废水的处理能力尤为重要。通过连续运行产酸-硫酸盐还原反应器，配合间歇实验，考察了不同碳硫比条件下硫酸盐还原工艺的控制参数，工况条件和微生物相的群落动态。着重研究了碱度对工艺运行的影响。 研究结果表明，硫酸盐还原反应器的最佳pH值范围在6.5～7.5之间，当反应器在碳硫比为3.0～5.0条件下运行时，要达到80％的硫酸盐去除率，须将pH值控制在6.5～7.0，反应器的容积负荷低于6.25kg/m3·d，ORP范围在-365mV～-380mV之间，保证反应器的酸化率达到39％以上；当反应器在碳硫比为1.0～2.0条件下运行时，要达到60％以上的硫酸盐去除率并保持反应器稳定运行，须将pH值控制在7.0～7.5。反应器的容积负荷低于6.25kg/m3·d，ORP范围在-380mV～-420mV之间，保证反应器的酸化率高于10％。 通过调控碱度发现，碱度变化可以影响反应器内部微生物的活性；碱度调控存在临界值点(δALK)，不同碳硫比条件下的反应器对应着不同的碱度临界值。碱度高于临界值，反应器运行稳定，碱度低于临界值，反应器的状态在10～15d内趋向崩溃，并对碱度临界值做了初步探讨。碱度对产酸硫酸盐还原反应器的影响可以分为长期影响和短期影响两个方面，碱度产期低于临界值后导致系统的恶性循环；碱度在短期内剧烈改变会影响系统的pH值和H2S的含量，进而影响微生物的活性。 为了指导工艺调控，采用SSCP和FISH技术监测反应器内微生物群落动态变化。试验结果表明，碳硫比从5.0降低为4.0，产酸菌(AB)和硫酸盐(SRB)还原菌总量首先下降，随后逐渐回升。将碱度从4000mg/L降低到1200mg/L，反应器内的微生物群落发生了明显的生态演替。根据硫酸盐去除率和群落动态变化，认为硫酸盐去除率随着碳硫比和碱度的改变而出现从波动到稳定的变化过程，其本质是微生物种群调整生态幅并建立新的生态位的过程。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.2生物脱硫工艺研究

1.2.1单相厌氧工艺的改进

1.2.2生物膜法工艺

1.2.3两相厌氧工艺

1.2.4两相厌氧与硫化物生物氧化联用工艺

1.3生物脱硫工艺的影响因子

1.3.1碳硫比

1.3.2 pH值的影响

1.3.3碱度的影响

1.3.4氧化还原电位的影响

1.3.5硫酸盐负荷的影响

1.3.6金属离子的影响

1.3.7硫化氢的抑制作用

1.4生物脱硫工艺的微生物生态学研究

1.5生物脱硫工艺研究中存在的问题分析

1.6本课题研究的目的，意义和主要内容

第2章试验材料和试验方法

2.1连续流试验

2.1.1试验装置

2.1.2模拟硫酸盐废水的配制

2.1.3操作条件

2.1.4分析项目和分析方法

2.2碱度对污泥中微生物活性影响的间歇试验

2.2.1试验目的

2.2.2试验操作

2.2.3检测指标

2.3几种检测方法的具体介绍

2.3.1硫离子选择电极电位滴定法

2.3.2液相末端产物分析

2.3.3脱氢酶的检测方法

第3章不同碳硫比下产酸-硫酸盐还原反应器的运行调控

3.1启动期的调控

3.1.1启动期的控制原则

3.1.2启动期硫酸盐去除率的变化分析

3.2不同碳硫比下直接可控参数的调控

3.2.1容积负荷的调控

3.2.2 pH值的调控

3.3间接调控参数的调控

3.3.1氧化还原电位的调控

3.3.2液相末端产物的调控

3.4不同碳硫比下最佳工况的探讨

3.4.1反应器达到最佳状态时的控制参数

3.4.2低碳硫比条件下提高硫酸盐去除率的措施

3.5本章小结

第4章碱度对硫酸盐还原过程的影响及调控

4.1碱度的组成及影响因素

4.1.1碱度的组成

4.1.2影响碱度组成的因素

4.2启动期碱度的影响与调控

4.3高碳硫比下碱度调节的影响

4.4低碳硫比下碱度调节的影响

4.5碱度对微生物活性的影响

4.6碱度降低导致厌氧丝状菌生长

4.7碱度影响的理论分析

4.8碱度临界值初探

4.9本章小结

第5章碳硫比和碱度对微生物群落动态的影响

5.1取样时期和操作条件

5.2反应器启动期微生物群落动态变化

5.2.1启动期的SSCP分析

5.2.2启动期的FISH分析

5.3碳硫比调整过程中的微生物群落动态变化

5.4碱度调节过程中的微生物群落动态变化

5.4.1碱度调节的SSCP分析

5.4.2碱度调节的FISH分析

5.5本章小结

结论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明及哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

攻读学位期间发表的学术论文

致谢