外源介體強(qiáng)化四環(huán)素廢水厭氧消化過(guò)程與效能研究.pdf

1、在厭氧生物處理過(guò)程中，由于降解過(guò)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(guò)程中復(fù)雜的電子載體傳遞過(guò)程，從而提高污染物的降解速率。目前，有關(guān)醌類(lèi)化合物氧化還原介體的研究相對(duì)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(qiáng)化抗生素廢水的實(shí)驗(yàn)研究更是鮮有報(bào)道。本文以典型的抗生素廢水—四環(huán)素廢水為研究對(duì)象，考察不同種類(lèi)的碳基材料和

2、金屬材料介體及其組合對(duì)四環(huán)素廢水厭氧消化過(guò)程的影響進(jìn)而確定最佳介體投加濃度并初步解釋外源介體強(qiáng)化四環(huán)素廢水厭氧消化的機(jī)制，同時(shí)將間歇流實(shí)驗(yàn)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(duì)EGSB反應(yīng)器運(yùn)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(duì)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(shí)驗(yàn)體系中四環(huán)

3、素廢水厭氧消化的效果進(jìn)而確定外源介體的最佳投加濃度。不同濃度和種類(lèi)的外源介體對(duì)四環(huán)素廢水厭氧消化表現(xiàn)出不同程度的促進(jìn)作用；外源介體對(duì)含碳有機(jī)物的降解及轉(zhuǎn)化和SO42-還原表現(xiàn)出促進(jìn)作用而對(duì)四環(huán)素去除并未有明顯影響，并且外源介體強(qiáng)化累計(jì)CH4產(chǎn)生量的效果較強(qiáng)化COD降解和SO42-還原的效果要好；PAC和ZVI強(qiáng)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(dú)投加濃度分別為0.25g/gMLVSS和0.5g/

4、gMLVSS，此時(shí)的累計(jì)CH4產(chǎn)生量分別為49.0mL和56.6mL；正交試驗(yàn)表明PAC和ZVI組合投加強(qiáng)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(duì)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(guò)程的影響，初步探究外源介體強(qiáng)化四環(huán)素廢水厭氧消化可能的機(jī)制。厭氧體系內(nèi)引入外源介體可以強(qiáng)化細(xì)菌間的連接并提高厭氧污泥的電導(dǎo)率進(jìn)而促

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

6、
　　對(duì)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(shí)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(jìn)而驗(yàn)證介體強(qiáng)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(jìng)爭(zhēng)關(guān)系且四環(huán)素厭氧降解產(chǎn)物隨出水外循環(huán)對(duì)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(huì)上升，同時(shí)ZVI在EGSB反應(yīng)器的運(yùn)行過(guò)程中流失并不嚴(yán)重；高通量測(cè)序分析表明：EGSB反應(yīng)器中的細(xì)菌優(yōu)勢(shì)屬Treponema、Klebsiella、Levilinea、Desulfovibrio、Syntrophomonas和Syntrophus保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，古菌優(yōu)勢(shì)屬為Methanosaeta和Methanobacterium；向EGSB反應(yīng)器中投加PAC和ZVI不但可以通過(guò)強(qiáng)化互營(yíng)菌與產(chǎn)甲烷菌的直接接觸和內(nèi)