《暗發酵制氫處理污水顆粒污泥穩定性的關鍵技術研究》是依託四川大學，由陳瀅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：暗發酵制氫處理污水顆粒污泥穩定性的關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳瀅
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
化石能源的枯竭，石油價格的飆升，溫室效應問題的凸顯，促使能將污水處理與清潔能源製備相結合的暗發酵制氫技術快速發展。暗發酵生物制氫是在不需要提供光能的厭氧條件下，厭氧發酵產氫細菌將有機物分解轉化為氫氣，有機污染物得到降解的同時產生清潔能源。產氫顆粒污泥的培養提高了暗發酵生物制氫系統效率和運行穩定性,然而顆粒污泥白化給系統運行帶來很大危害，成為限制該技術推廣的瓶頸之一。通過對產氫顆粒污泥白化過程中的顆粒理化特性和顯微結構的研究可了解顆粒污泥白化的進程特徵及顆粒理化性質的改變情況，通過對產氫顆粒污泥產生及白化過程中的微生物種群變化情況的研究可以了解顆粒白化對功能微生物的影響及其危害，而通過白化顆粒污泥恢復性試驗研究則可以獲得防止顆粒白化的工程控制參數。本研究提出顆粒污泥白化概念，可獲得產氫顆粒污泥白化的機理和預防產氫顆粒污泥白化的工程控制策略，為暗發酵制氫處理污水的穩定運行提供技術保障。
結題摘要
隨著化石能源的日益緊缺，溫室效應導致的極端氣候頻繁出現以及水環境污染問題的加劇，使得能將污水處理和能源回收相結合的暗發酵生物制氫廢水處理技術受到關注。課題以模擬糖蜜廢水為進水，控制出水pH值在 4.0～4.5之間，溫度控制在37ºC±1ºC，利用自製的厭氧內循環產氫反應器（Inner Cycle Anaerobic Biohydrogen Production Reactor，ICABHP）培養出粒徑為0.1～2mm，最大粒徑可達到3mm以上的產氫顆粒污泥。初期形成的顆粒為白色、乳白色近球形小顆粒，隨著運行時間的延長，顆粒更加密實、圓滑，顏色轉變為以米黃色和黃色為主。該產氫系統可長期穩定運行。COD總容積負荷達到54kg/m3.d-1時，COD去除率為15%左右，平均產氣量為94L/d，氫氣含量26%，產氫效率為0.3m3/kgCOD。採用16SrDNA的高通量測序方法比較好氧污泥、脫氮污泥、厭氧產甲烷污泥和產氫顆粒污泥內微生物種群情況。產氫顆粒污泥內微生物種類減少，比例最高的4個細菌門和1個古菌分別為：擬桿菌門(Bacteroidetes)、厚壁菌門（Firmicutes）、放線菌門（Actinobacteria）、變形菌門（Proteobacteria）和廣古菌門（Euryarchaeota）。其中以擬桿菌門普雷沃氏菌科的未分類細菌(Unclassified Bacteria)最多，占到40%以上；然後是梳狀菌屬（Pectinatus）占20%以上；其次是產乙醇桿菌屬（Ethanoligenens）占10%以上；巨型球菌屬（Megasphaera）占5%以上。上述菌種都有利於發酵和產氫。在長期運行的產氫顆粒污泥內還檢測出廣古菌門的甲烷細菌屬，這解釋了產氫顆粒污泥系統在酸性條件下運行仍有甲烷氣體產生的原因。課題提出了產氫顆粒污泥白化的概念。提出了預防和控制系統異常的措施：（1）控制進水合理的營養物質，COD:N:P=1000:5:1；（2）加強出水鹼度和pH的監測，出水pH值嚴格控制在4.0～4.5之間；（3）控制合理的容積負荷，避免系統酸化。適宜的總容積負荷為37～47kg/m3.d-1。進水COD濃度在8000mg/L以下時，總容積負荷可提高到54kg/m3.d-1。研究了在空氣衝擊、停運、污泥流失和酸化等異常工況下，產氫顆粒污泥系統的穩定性和恢復措施。
