養(yǎng)豬廢水中重金屬對(duì)UASB工藝及產(chǎn)甲烷菌群的影響研究.pdf

1、隨著我國生豬養(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展，日益增多的養(yǎng)豬廢水已成為我國主要的農(nóng)業(yè)污染源之一，對(duì)很多地區(qū)的水體，土壤和大氣造成了明顯的危害。上流式厭氧污泥床(UASB)是養(yǎng)豬廢水處理當(dāng)中常用的工藝措施，但是，養(yǎng)豬廢水中重金屬含量在一定程度上抑制了UASB反應(yīng)器內(nèi)厭氧微生物的生長和反應(yīng)活性，加大了反應(yīng)器啟動(dòng)調(diào)試難度，破壞了UASB運(yùn)行的穩(wěn)定性，導(dǎo)致UASB處理養(yǎng)豬廢水效率下降、實(shí)用性能降低。
　　本文使用兩臺(tái)相同的UASB反應(yīng)器，在相同的環(huán)境和工

2、藝參數(shù)下，同時(shí)處理養(yǎng)豬廢水。實(shí)驗(yàn)主要由兩個(gè)階段構(gòu)成。第一階段研究了從啟動(dòng)調(diào)試期到穩(wěn)定運(yùn)行過程中，重金屬銅、鋅、鉻的累積對(duì)UASB工藝指標(biāo)的影響;由于第一階段實(shí)驗(yàn)結(jié)果明確了重金屬鋅較強(qiáng)的影響作用，故第二階段以鋅為研究對(duì)象，將工藝運(yùn)行指標(biāo)與厭氧微生物機(jī)理相結(jié)合，展開單因素影響實(shí)驗(yàn)。通過向UASB反應(yīng)器進(jìn)水中添加鋅，重點(diǎn)研究了不同濃度梯度鋅對(duì)UASB產(chǎn)甲烷量和COD去除率的影響，并利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)(QPCR)，深入探討了不同鋅濃度下

3、、不同時(shí)期產(chǎn)甲烷菌群的變化，為鋅對(duì)UASB工藝的影響提供理論依據(jù)。主要結(jié)論如下:
　　(1)在處理養(yǎng)豬廢水過程中，UASB反應(yīng)器總磷去除量較為穩(wěn)定，維持20mg/L-30mg/L;UASB對(duì)氨氮沒有去除效果;穩(wěn)定期，UASB對(duì)COD的去除率較高，達(dá)70％左右，單以COD為衡量標(biāo)準(zhǔn)，可認(rèn)為UASB是一種處理養(yǎng)豬廢水的可行技術(shù)。
　　(2)在UASB整個(gè)運(yùn)行過程中，污泥內(nèi)Cu2+和Cr3+累積狀況較為一致;Zn2+的累積速度最快

4、，累積量最高。最終，污泥中銅和鉻的含量均為0.06mg/g左右，是同時(shí)期鋅累積量(0.95mg/g)的1/15倍。厭氧污泥中鋅的累積量對(duì)UASB各項(xiàng)指標(biāo)的影響最為明顯，其中，當(dāng)厭氧污泥中鋅含量超過1.22mg/g時(shí)，鋅會(huì)嚴(yán)重阻礙UASB的啟動(dòng)。
　　(3)鋅添加量為5mg/L，10mg/L時(shí)，COD去除率和產(chǎn)甲烷量得到提高，即鋅對(duì)UASB工藝產(chǎn)生了促進(jìn)作用;當(dāng)鋅添加量超過15mg/l時(shí)，COD去除率和產(chǎn)甲烷量出現(xiàn)降低現(xiàn)象，即鋅對(duì)U

5、ASB產(chǎn)生了抑制作用。
　　(4)未添加鋅之前，UASB反應(yīng)器內(nèi)甲烷微菌目（Methanomicrobiales,MMB）是優(yōu)勢菌種(60％)，甲烷桿菌（Methanobacteriales,MBT）居中，甲烷八疊球菌目（Methanosarcinales,MSL）(10％)含量較低。當(dāng)鋅添加量小于5mg/L，對(duì)三種產(chǎn)甲烷菌都有促進(jìn)作用。當(dāng)鋅添加量達(dá)到10mg/L時(shí)，MSL已經(jīng)出現(xiàn)抑制趨勢，MMB和MBT仍然處于促進(jìn)狀態(tài)。當(dāng)外源鋅

6、超過15mg/L時(shí)，三種產(chǎn)甲烷菌都會(huì)受到明顯的抑制，其中MMB受到的抑制最明顯。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，甲烷球菌目（Methanococcales,MCC）都未被監(jiān)測到，即MCC在處理養(yǎng)豬廢水的UASB內(nèi)難以生存。
　　(5)鋅對(duì)產(chǎn)甲烷菌的影響情況直接關(guān)系到COD去除率和甲烷產(chǎn)量的變化情況。產(chǎn)甲烷菌（尤其MMB）是鋅為主要影響因素下決定UASB運(yùn)行狀況的核心因子。在實(shí)際工程中，若設(shè)定HRT為48h，反應(yīng)溫度為35℃，則可嘗試控制養(yǎng)豬廢水