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反硝化抑制SRB污泥颗粒化工艺特性及生物菌群特征研究

李蓉  
【摘要】:硫酸盐还原菌(SRB)是一类在厌氧条件下可将硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等盐类还原为硫化氢的细菌。该细菌在广泛存在于油田中,其代谢产生的S2-在集输管线中造成严重的设备腐蚀现象,经济损失严重。同时,大量的S2-形成硫化氢外溢到空气中,对油田工作人员人身安全及周边环境都造成严重威胁。因此,寻找有效抑制SRB的方法是解决油田问题的一项重要任务。 论文基于前期反硝化抑制SRB的研究结果,采用两级连续流UASB反应器分析讨论了硫酸盐还原和反硝化抑制过程。采用人工配水方式,90天即可完成反应器的启动。启动成功后,硫酸盐还原过程运行良好,颗粒污泥逐渐成熟并形成稳定的污泥层,出水SO42-去除率达到93%并保持稳定,出水S2-浓度稳定在120mg/L,系统中SRB达到800000CFU/100mL,ORP降至-350mV。投加亚硝酸钠后,细菌生存环境快速改变,反硝化抑制过程迅速提升,S2-浓度抑制至19mg/L左右,臭味明显减弱,H2S抑制率达到94.7%,ORP上升至-120mV,SRB数量明显降低,有效抑制SRB活性。 在水力负荷为0.5m3/(m2d)条件下,SO42-浓度为1500mg/L、NO2-浓度为600mg/L时,两级颗粒污泥最为密实。形成的颗粒污泥多为椭球形,边界光滑,粒径大部分在1~2mm之间,VSS/SS值分别为73.8%和76.6%,SVI值分别为16.7mL/gSS和13.3mL/gSS,沉速在20~70m/h之间的污泥分别78%和83%,二维分形维数均大于1.96。污泥颗粒化使SO42-去除率由40~60%提升至85~90%,S2-的去除率由50~70%提升至70~90%;SO42-消耗速率最快达96.81mgSO42-/g VSS h,NO2-消耗速率达79.51mgSO42-/g VSS h。颗粒污泥在维持较大消耗速率的同时,增加了污泥抗负荷冲击能力,大大提高了反应器的运行效果。 通过电镜扫描分析了颗粒污泥表面微生物生长情况,结果表明不同菌种分布于不同区域,颗粒污泥内部存在传递营养物质的专门传质通道。UASB-1污泥表面细菌以竹节状、短杆状为主,UASB-2细菌以短杆状及弧状为主。在UASB-2中发现了Sulfurimonas种属,该种属可同时利用硫化物及硝酸盐、亚硝酸盐,具有同步脱硫反硝化的功能。原始污泥SRB以脱硫杆菌属、脱硫弧菌属、脱硫葡萄状菌属为主,驯化后UASB-1中SRB以脱硫叶菌属、脱硫弧菌属为优势菌属,反硝化抑制后上述两种菌属被明显抑制。相较于Genband上参比菌种,反应器内菌种间具有更相近的亲缘性,表明菌群特性及结构与其生存环境有较大关系。


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