论文部分内容阅读
有机酸作为厌氧发酵重要的中间产物很容易产生积累,从而导致厌氧反应器运行失败。然而在热力学上,有机酸积累是因其分解产物——氢气分压过高所致。普遍认为,在厌氧反应器内,通过嗜氢产甲烷菌与产氢产乙酸细菌之间的互养生长来维持厌氧反应器内较低的氢气分压。然而,产甲烷菌很容易受环境因素影响而活性降低,进而影响厌氧发酵过程进行。另一方面,氢气对于一些污染物质(如偶氮染料,硝酸盐等)还原过程通常是较好的电子供体,因此本文拟将这些污染物质(如偶氮染料,硝酸盐等)还原过程与厌氧发酵相结合,通过污染物质(如偶氮染料,硝酸盐等)降解菌与有机酸分解过程中的产氢产乙酸细菌之间的氢气传递,同时达到强化厌氧发酵并降解污染物(如偶氮染料,硝酸盐等)的目的。本论文以有机酸为基质,探究适当浓度污染物质(如偶氮染料,硝酸盐等)添加对有机酸的分解影响,并比较不同有机酸作为基质时对污染物质(如偶氮染料,硝酸盐等)降解的不同影响,可以得到如下结论：1、偶氮染料可以作为电子受体消耗有机酸分解过程中释放的氢气,从而促进厌氧发酵中有机酸的分解。以丙酸为例,添加35mg/L偶氮染料时,出水丙酸从2400mg/L降低至689mg/L,而丙酸分解的产物乙酸则从180mg/L增加至519mg/L。荧光原位杂交(FISH)分析表明偶氮染料添加同时能够促进产氢产乙酸细菌的数量及活性。适当浓度偶氮染料添加不仅能够促进厌氧有机酸分解,同时还能够强化以葡萄糖为基质的厌氧发酵过程。添加35mg/L偶氮染料时,以葡萄糖为基质的反应器内COD降低了23.3%,其中间产物有机酸的分解也得到了促进(320mg/L)。因此添加偶氮染料可以通过缓解厌氧反应器内有机酸的积累从而强化厌氧发酵过程。2、反硝化过程不仅能消耗有机酸分解过程产生的氢气,同时能够促进厌氧反应器内颗粒污泥的形成。当添加硝酸盐后,以乙酸、丙酸和丁酸为基质的反应器内污泥颗粒化分别被促进了288.6%,325.0%和788.9%。厌氧反应器内污泥颗粒化程度与反硝化能力直接相关,以丁酸为基质时,由于其分解过程更容易释放氢气,因而具有更好的污泥颗粒化效果及反硝化速率。扫描电镜(SEM),变性梯度凝胶电泳(DGGE)和透射电镜(TEM)等分析表明,以丁酸为基质的反应器内细菌细胞数量最多且细胞质最为丰盈。因此添加硝酸盐可以通过强化污泥颗粒化及缓解有机酸积累,进而强化厌氧发酵过程。