外源介體強化四環(huán)素廢水厭氧消化過程與效能研究.pdf

1、在厭氧生物處理過程中，由于降解過程中電子傳遞限速及某些化合物本身的毒性，因而降解速率緩慢，處理效率較低，甚至導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器的癱瘓。氧化還原介體作為電子傳遞中間體可以避免厭氧消化過程中復(fù)雜的電子載體傳遞過程，從而提高污染物的降解速率。目前，有關(guān)醌類化合物氧化還原介體的研究相對較多，而關(guān)于碳基材料和金屬材料氧化還原介體的研究較少，介體強化抗生素廢水的實驗研究更是鮮有報道。本文以典型的抗生素廢水—四環(huán)素廢水為研究對象，考察不同種類的碳基材料和

2、金屬材料介體及其組合對四環(huán)素廢水厭氧消化過程的影響進而確定最佳介體投加濃度并初步解釋外源介體強化四環(huán)素廢水厭氧消化的機制，同時將間歇流實驗的結(jié)果應(yīng)用于四環(huán)素廢水的連續(xù)流處理中并考察外源介體對EGSB反應(yīng)器運行及菌群結(jié)構(gòu)的影響。
　　向厭氧污泥中投加不同濃度的CNT、PAC、GR、ZVI、Fe3O4和Fe2O3及其組合并設(shè)置對照組，以COD、TOC、VFA、氣體產(chǎn)生量、CH4產(chǎn)生量、SO42-、TC為考察指標(biāo)，考察不同實驗體系中四環(huán)

3、素廢水厭氧消化的效果進而確定外源介體的最佳投加濃度。不同濃度和種類的外源介體對四環(huán)素廢水厭氧消化表現(xiàn)出不同程度的促進作用；外源介體對含碳有機物的降解及轉(zhuǎn)化和SO42-還原表現(xiàn)出促進作用而對四環(huán)素去除并未有明顯影響，并且外源介體強化累計CH4產(chǎn)生量的效果較強化COD降解和SO42-還原的效果要好；PAC和ZVI強化四環(huán)素廢水厭氧消化的效果優(yōu)于CNT、GR、Fe3O4和Fe2O3，其最佳單獨投加濃度分別為0.25g/gMLVSS和0.5g/

4、gMLVSS，此時的累計CH4產(chǎn)生量分別為49.0mL和56.6mL；正交試驗表明PAC和ZVI組合投加強化產(chǎn)甲烷的最佳介體復(fù)配條件為：1200mg/L的PAC和1000mg/L的ZVI。
　　考察外源介體對厭氧污泥表面形貌、結(jié)構(gòu)、電導(dǎo)率及胞外聚合物等厭氧污泥性質(zhì)、反應(yīng)體系上清液電化學(xué)活性及四環(huán)素降解過程的影響，初步探究外源介體強化四環(huán)素廢水厭氧消化可能的機制。厭氧體系內(nèi)引入外源介體可以強化細菌間的連接并提高厭氧污泥的電導(dǎo)率進而促

5、進種間直接電子傳遞，同時還會促進厭氧污泥對胞外聚合物和內(nèi)源介體的分泌進而強化種間間接電子傳遞，還有可能強化H2還原CO2生成CH4的途徑強化四環(huán)素廢水厭氧消化的效果；外源介體對難降解的四環(huán)素降解產(chǎn)物的去除也存在明顯促進作用，進而為四環(huán)素廢水的高效降解提供有利條件，強化四環(huán)素廢水厭氧消化的效果；鐵材料與碳材料強化四環(huán)素廢水厭氧消化的機制略有不同：除上述原因外，鐵材料還可能通過提高厭氧微生物活性及異化鐵還原作用強化四環(huán)素廢水厭氧消化的效果。

6、
　　對比處理四環(huán)素廢水的EGSB反應(yīng)器原位投加PAC和ZVI前后的處理效能、污泥性質(zhì)及微生物群落結(jié)構(gòu)，同時考察PAC/ZVI/厭氧污泥復(fù)合體的吸附性能及ZVI的流失情況，進而驗證介體強化厭氧消化的可行性。EGSB反應(yīng)器中SRB與MPB主要為基質(zhì)競爭關(guān)系且四環(huán)素厭氧降解產(chǎn)物隨出水外循環(huán)對產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和MPB存在明顯的抑制作用；向EGSB反應(yīng)器中投加PAC和ZVI后，盡管PAC/ZVI/厭氧污泥復(fù)合體的吸附能力并不顯著，但系統(tǒng)的處理

7、效能及產(chǎn)甲烷量均會上升，同時ZVI在EGSB反應(yīng)器的運行過程中流失并不嚴(yán)重；高通量測序分析表明：EGSB反應(yīng)器中的細菌優(yōu)勢屬Treponema、Klebsiella、Levilinea、Desulfovibrio、Syntrophomonas和Syntrophus保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，古菌優(yōu)勢屬為Methanosaeta和Methanobacterium；向EGSB反應(yīng)器中投加PAC和ZVI不但可以通過強化互營菌與產(chǎn)甲烷菌的直接接觸和內(nèi)