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【消息】5m3d地埋式生活污水处理装置

发布时间:2020-11-17 10:09:38 阅读: 来源:收纳柜厂家

5m3/d地埋式生活污水处理装置

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SRB和MA的调控因素及方法  影响SRB和MA代谢活性和底物竞争能力的主要环境因素包括pH、溶解氧、水力条件、底物浓度、抑制剂等,实际工程中往往利用这些影响因素对H2S、CH4的产生及排放进行控制(见表5)。  然而,由于SRB和MA在管道内特殊微环境下的竞争关系趋于复杂化,能够共存并分别进行各自的产气反应,因此,有必要总结各管道废气控制技术对SRB、MA的不同抑制效果,从而为城市排水管网运行维护提供理论支撑。  4.1 pH  管道中生活污水的pH在7.2~8.5之间,与SRB、MA的最适pH范围(7.0~7.5)相近。pH会影响硫化物在水中的存在状态,从而间接影响SRB和MA的活性。硫化物在废水中的存在形式主要有S2?、HS?及分子态的H2S,其中起主要抑制作用的是分子态的H2S。MA受液相中游离的H2S的抑制作用更强, H2S能接近并穿过菌体细胞膜,进而破坏其蛋白质,因此产甲烷菌在较低的pH下丧失活性。而在pH为2.5~4.5的高酸性环境下SRB 仍能进行异化硫酸盐还原反应,因此SRB能逐渐适应低pH并在竞争中占据优势。  投加碱度是控制管道H2S的常用方法,其原理是促进H2S的电离平衡向右移动,同时抑制SRB菌体本身的活性。高pH对MA抑制效果较强,抑制时间更长,研究表明,持续2 h保持管道生物膜的pH为9.0,即可连续数周控制甲烷的产生在25%以下;而只有将pH提高至10.5时才能抑制SRB的生长,且1周后SRB的活性即得到恢复。

4.2 碳硫比  MCCARTNEY等提出碳硫比(COD/SO42?)是决定SRB和MA竞争结果的重要因素。CHOI等认为COD/ SO42?在1.7~ 2.7时,两者存在强烈的竞争;在此范围以下,SRB占优势;此范围之上,MA为主导。SUN等的研究发现,当硫酸盐浓度在5~30 mg·L?1范围内时,提高硫酸盐浓度可以增加最大硫化物产生速率、降低最大甲烷产生速率。  由于硫酸盐还原过程中产生的硫化物能够与细胞内色素中的铁及含铁物质结合,导致电子传递系统失活,因此硫酸盐浓度过高时,SRB和MA均受到抑制。但溶解性硫化物对SRB的毒性阈值比MA更高,致使MA更易受到硫酸盐还原过程中所产生的硫化物的影响。在较低的硫酸盐浓度下,SRB的生长则受其底物限制,因此MA占优势地位。  市政生活污水通常含有50~200 mg·L?1的SO42-,当污水中的COD较高时,SRB将处于竞争劣势。SUN等的研究也从侧面证明了这一点:用水量降低时,管道污水中的有机物浓度(COD、BOD等)增加,但硫酸盐浓度基本不变,其结果是碳硫比升高,增强了MA的产甲烷活性,H2S的产生速率却无明显变化。  4.3 氧化还原电位  SRB 对氧有一定的耐受性,研究表明,部分去磺弧菌属存在着抵抗分子氧的保护性酶,如超氧化物歧化酶、NADH氧化酶和过氧化氢酶,因此,管道注氧对H2S排放的控制主要体现在硫化物的氧化,对SRB本身则并无较大毒性。  MA是严格的厌氧菌,对氧化还原电位的要求(?330 mV)严于SRB(?100 mV),但由于MA生长在生物膜内部,氧气渗透能力有限。研究表明,连续80 d注氧后,管道生物膜中MA的丰度仅降低了约20%,且可在一段时间后恢复甲烷产生[40]。因此,与控制H2S相比,抑制MA需要长时间在管道不同位置多点注氧。  此外,氧气能够提高异养微生物活性、氧化污水中的有机质,从而间接影响SRB和MA对底物的竞争。据不完全统计,已知的SRB共有40个属137个种,分属细菌界和古菌界(见表1),其中大多数属于δ-变形菌纲。管道中SRB的菌群结构与废水处理中有所不同:ITO等发现,在管道生物膜中,Desulfobulbus是SRB的优势菌属,占总SRB数量的23%,该菌属以利用丙酸为主;而废水处理中最主要的SRB为Desulfovibrio和Desulfotomaculum,Desulfovibrio是典型的氢营养型SRB。  2.2 MA分类及代谢机理  MA是专性厌氧古菌,能够以乙酸、H2/CO2、甲基类化合物为底物合成甲烷,其代谢途径也相应地分为乙酸途径、CO2还原途径和甲基裂解途径。MA属于广古细菌门,现已鉴定出的菌株可分为7目、15科、35属、150多个有效种(见表2)。  自然界中甲烷产生量的67%来自于乙酸途径,SUN等也发现,管道生物膜中90%的MA都属于专性乙酸营养型Methanosaeta,占据绝对优势。乙酸营养型MA通过裂解乙酸生成乙酰辅酶A,一部分氧化为CO2,另一部分被最终还原为CH4(见图3)。  3 SRB和MA的底物竞争关系  SRB和MA是参与管道内生化反应过程的重要菌群,其相互作用关系对于管道废气控制十分关键。污水中的复杂有机物经产酸细菌转化成挥发性脂肪酸(volatile fatty acid, VFA),再由产乙酸菌进一步生成乙酸、二氧化碳和氢气。SRB能同时氧化乙酸和氢气,通过异化作用维持生命活动,在此过程中硫酸盐被还原成硫化氢。MA则利用乙酸和氢气产生甲烷。  由于SRB和MA均可以利用乙酸、氢气作为基质,因此两者虽然能够共存,却依然存在竞争关系。目前涉及SRB和MA竞争关系的研究多针对污水或污泥处理中的厌氧消化工艺,排水管道中的相关研究则较少,图4给出了管道中SRB和MA主要参与的生化反应及底物竞争关系。  从可利用的基质范围来看,MA只能利用乙酸、H2、CO2和一碳有机物(如甲醇),而SRB是代谢谱较宽的广食性微生物。乙酸和氢气都可以被SRB、MA所利用,但由于70%以上的甲烷来自于MA对乙酸的分解,因此乙酸在MA对SRB的竞争关系上是尤为重要的底物。从动力学角度看,当SRB与MA均以乙酸为基质时,SRB的最大比增长速率和底物亲和力更高(见表4)。研究表明,SRB利用电子供体的优先顺序是乳酸、丙酸、丁酸、乙酸,氢营养型SRB对硫酸盐的亲和力也远大于乙酸营养型SRB,因此乙酸营养型SRB在SRB总菌群中的相对优势并不明显。GUISASOLA等的实验结果显示,硫酸盐还原过程仅利用了38%的乙酸盐。

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