电刺激条件下初始pH值对剩余污泥厌氧消化效果的影响-第5页-北极星水处理网

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2.4 厌氧消化过程中氨氮和 pH 值的变化

为了考察厌氧消化过程中氨化反应及 VFAs对系统 pH 值的调控作用,测定了不同时刻上清液中氨氮的质量浓度,其变化趋势见图 8.消化初期,随着污泥中蛋白质组分的分解,氨氮浓度逐渐上升,但由于细菌自身生长需要消耗氮源 [ ,因此氨氮增加缓慢并呈下降趋势.当细菌生长达到稳定期之后,对氮源需求减少而水解过程仍在进行,氨氮浓度又继续上升.在施加 0.6V 电压时,随着初始 pH 值的升高氨氮浓度呈下降趋势.这可能是因为水解酸化细菌可在pH值为3.5~10的范围内正常工作,但最佳 pH 值为 5.5~6.5,因此初始 pH 值为酸性时分解蛋白质速度相对较快,氨氮释放量高.污泥厌氧消化过程的 pH 值波动与 VFAs 及氨氮浓度密切相关.在施加 0.6V 电压的各反应器中,pH 值为 3、5 组的氨氮浓度在消化前 9d为 1000~1700mg/L(图 8),氨氮的缓冲作用使 pH值呈上升趋势.因此这两组的 pH 值由消化初期的5.2~5.9上升至7.0左右(图9),处于产甲烷微生pH 值在消化前 3d 呈下降趋势,并在第 3d 达到最低值,分别为:6.7、7.1.这是由于消化初期 VFAs迅速积累,而氨氮的缓冲作用不足以引起 pH 值的剧烈变化,导致pH值下降.此后由于VFAs被消耗而氨氮浓度仍持续升高,体系 pH 值也相应升高并最终维持在7.3~7.6,与0V+pH7组持平.结果表明,调节污泥初始 pH 值不会影响整个系统 pH值的自然平衡过程.

氮是厌氧微生物生长的必须元素,资料显示 ,氨氮质量浓度低于200mg/L时,对厌氧消化过程有利;氨氮质量浓度在 200~1000mg/L 时,对厌氧消化反应的微生物无不利影响,而氨氮质量浓度较高时,会引起“氨中毒”.pH 值为 5、9 组氨氮浓度在第 9d 时高于 1000mg/L 并继续升高,而产气量并未下降,表明产甲烷菌未受氨氮抑制.pH3组消化至17d时,氨氮浓度高达2100mg/L,产气基本停止,而其 TVFAs 浓度仅为 1750mg/L,因此产气停滞主要受氨氮抑制.pH11 组消化至6d时,TVFAs浓度高达16000mg/L,氨氮浓度超过1000mg/L 并继续升高,较高的氨氮和 TVFAs 质量浓度与 pH 值之间相互作用形成“抑制型稳态”,抑制了产甲烷菌的产甲烷代谢,虽然系统运行稳定,但甲烷产率很低.

3 结论

3.1 在0.6V电刺激条件下,调节污泥初始pH对厌氧消化效果影响显著.不调节pH值时,VS去除率为 32.21%,甲烷产率为 162mLCH 4 /g VS;而相同消化时间内,污泥初始 pH 值为 9 时,甲烷产率高达 224mLCH 4 /g VS,同时 VS 去除率高达38.07%,厌氧消化效果最好.初始 pH 值为11时,VFAs积累严重,较高的VFAs和氨氮抑制了产甲烷活性,产气基本停滞.

3.2 调节污泥初始 pH 值可以加速污泥的水解酸化过程;同时pH值对厌氧发酵液中VFAs浓度及厌氧产酸末端产物的组成影响显著.在产酸高峰期,初始 pH 值为 3、11 时,乙酸和丁酸是主要产物;初始 pH 为 5、7、9 时,主要产物是乙酸和丙酸.

3.3 调节初始pH值不会影响整个系统pH的自然平衡过程;调节初始 pH 值会加速厌氧消化过程氨氮的释放;而且初始 pH 值为酸性时释放的氨氮浓度高于碱性条件下的释放浓度.

原标题：电刺激条件下初始pH值对剩余污泥厌氧消化效果的影响

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