论文部分内容阅读
厌氧生物处理技术具有负荷高,能耗小,产沼气等特点,是实现污染物能源化最有效的手段之一。但厌氧微生物尤其是产甲烷菌生长缓慢且对环境较为敏感,容易因为有机酸的积累而造成厌氧消化过程的失败。因此急需研发高效实用的、满足污水达标排放的厌氧处理技术。零价铁作为一种廉价且环境友好的还原剂,已被广泛地应用于难降解污染物的预处理和浅层地下水的修复,可用来强化厌氧水解酸化过程。基于以上本论文将以低浓度废水为研究对象,开展零价铁及铁锈强化厌氧处理的研究。主要结论如下:与对照反应器相比,投加零价铁的厌氧反应器和投加锈蚀零价铁的厌氧反应器在较大冲击负荷(水力停留时间为12 h-4 h)和低温环境下,出水COD的去除率提高了约12%-37%,且使颗粒污泥粒径增大了约5倍。FISH分析结果表明,零价铁使嗜氢产甲烷菌的丰度提高了约40%,强化了氢种间电子传递;而锈蚀零价铁使地杆菌的丰度提高约13%,强化异化铁还原过程,提高直接种间电子传递(DIET)。锈蚀的零价铁来源广泛,可作为一种经济有效的材料强化低浓度废水的厌氧处理。导体碳材料可作为一种新的电子传递介体,促进直接种间电子传递,强化厌氧产甲烷过程。基于第一部分研究结果,铁氧化物强化了异化铁还原过程,促进了直接种间电子传递。本论文第二部分以垃圾渗滤液为研究对象,开展铁氧化物和活性炭诱导下的DIET强化厌氧处理的研究,将铁氧化物及颗粒活性炭(GAC)分别投加至两相厌氧反应器的酸化相和产甲烷相。主要结论如下:从两相厌氧装置的总体性能上看,在有机负荷为8.8 kg COD/(m3·d)的情况下,投加铁氧化物和活性炭的两相厌氧反应器相比于对照反应器,甲烷产生速率提高了74.4%,COD去除率提高了12.2%,甲烷转化效率提高了13.4%。投加铁氧化物至两相厌氧工艺的酸化相,可以富集Fe(III)还原菌,其通过异化铁还原过程参与复杂有机物的分解,能够明显强化复杂底物转化为小分子有机酸或醇类,提高酸化相水解酸化效率。投加活性炭至两相厌氧工艺的产甲烷相,可以构建厌氧微生物的DIET链接,强化互养转化有机酸和醇类为甲烷,维持产甲烷相酸性平衡和互养代谢的稳定。此部分研究同时解决了两相厌氧工艺实际应用的两大难题——低效的水解酸化效率和相对缓慢的产甲烷互养代谢,使两相厌氧工艺具备承受更高有机负荷冲击的能力。