污泥中温厌氧消化氨抑制探讨.pdf

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1、器环境保护工程EnVIronmentalProtectionEngineering污泥中温厌氧消化氨抑制探讨刘超(石家庄市桥东污水处理厂，河北石家庄050062)摘要：中温厌氧消化是常用的高效废物处理工艺，运行中易出现工序失稳、生物气产量低等现象。结合实例从氨氮角度分析了氨抑制导致系统失稳现象及其影响因素，并提出了相应的解决措施。关键词：污泥处理；厌氧消化；氨抑制；TAN；产甲烷菌中图分类号：X703．1文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)01一0128—02Discussion伽AmmoIIiaInhibitionofSludgeMe

2、sophilicAnaerobicDigesti蚰LiuChao厌氧消化是当前废物处理的常见工艺．包括有机废物在厌氧微生物作用下的降解及稳定化【l】．同时伴随着生物气的产生和生物量的增大，并具有低剩余污泥产量、低能耗和可回收能源等优点。但往往由于废水水质不稳定，存在氨、硫化物、金属元素等大量抑制性物质，会抑制厌氧消化过程甚至导致反应器运行失败。笔者结合石家庄桥东污水处理厂某中温厌氧消化池运行工况，分析了运行过程中氨抑制因素并提出了相应的解决措施。1工程概况石家庄桥东污水处理厂污泥处理为中温厌氧消化，反应器为6座卵形消化池，单池容积11500m3，污泥液正

3、常运行温度为(35±2)℃，水力停留时间为20d，系统采用机械搅拌和套管式加热器加热。运行过程中发现某消化池因加热系统原因导致池内温度呈下降趋势，为减缓池温下降速率降低了投配率，延长水力停留时间，继而池内生物气产量也逐步下降，CH。最低降至0．12m3／(m3·d)，为运行稳定状态下的20％，同时，污泥液NH4_N质量浓度及pH值逐步升高。2氨抑制因素分析2．1氨氮质量浓度污水中TAN主要存在形态为氨离子(NH4+)和游离氨(NH3)，在厌氧生物处理过程中一般不能去除其中的氮类营养物质，当系统内氮的质量浓度不超过200mg，L时，其中氮作为营养物质而利于

4、厌氧降解，但系统内绝大部分氮以氨氮形式排放，因而反应器内氨氮质量浓度持续升高，当其超过一定限值后，产甲烷128啼荭故木2014No．1(Jan．)VoI．32菌的活性会受到严重抑制，系统稳定性和产气能力开始下降。蒋建国【2]等证明该限值在1700mg，L左右。其机理为游离氨可自由透过细胞膜而成为微生物降解的抑制因素，而厌氧系统内4种类型厌氧菌群中产甲烷菌(MPB)最易被抑制【3】。当系统内NH4+_N的质量浓度达到在4051～5734mg／L范围时，颗粒污泥中产酸菌几乎不受影响，而MPB的失活率高达56．5％14】。2．2温度系统内温度适当升高有利于微生

5、物代谢．但同时也导致NH3质量浓度上升，但中高温条件下随温度升高甲烷菌的耐受程度变化规律尚无定论．C．Gallert同等证明了高温状态下系统对N心可耐受的质量浓度至少为中温的2倍；同时资料[6】显示在高质量浓度氨的环境内操作．温度从60℃降至37℃可减轻N地的抑制作用，同时利于生物气的产生。2．3pH值系统内pH值既影响微生物生长，也影响TAN构成，且高pH值会增强游离氨毒性，因为pH值越高则NH4+转化为FA的比例越大，同时pH值高时氨质量浓度增大，易引发挥发性脂肪酸(VFAs)积累而降低系统pH值，最终导致游离氨、VFAs和pH间相互作用而形成运行稳

6、定但甲烷产气率低的“抑制稳定状态”。同时，非离子化NH3质量浓度主要取决于总氨氮质量浓度、温度和pH值。pH值对游离氨所占比例有很大影响，资料显示pH值等于7时游离氨仅占总氨氮的1％，而当pH值上升至8时游离氨的比例上升10倍，而pH值在6．5～8．5范围内甲烷菌随氨质量浓度增加而降低。2．4运行工况厂区内卵形消化池为单相湿式系统，反应器内污泥液在机械搅拌作用下处于高度混合状态。该状态可将保护微生物免受高浓度物质抑制的“小生境”破坏，同时易于更多氮的析出，因而其更容易受到氦抑制【7l：若系统投配率降低。则污泥液水力停留时间大幅延长，该系统为序批式反应器．

7、该种情况下反应器内氨氮会大量生成并溶解积累于系统内：氨氮的积累导致系统pH值升高，继而导致氨氮中游离氨比例大幅升高而加剧了其毒性，最终影响甲烷菌的活性导致系统失稳，生物气产量降低：当氨氮质量浓度上升抑制产甲烷菌活动时，则会阻碍系统内乙酸、丙酸等的充分降解．最终导致系统内有机酸的积累。3氨抑制调控措施3．1驯化氨氮对有机废物的厌氧消化过程有不同的抑制性，因而可对厌氧微生物菌群进行驯化，以实现其能够承受更高的氨氮质量浓度。据I．W．Koste一41等报道，经驯化后，氨质量浓度(以N计)为11g，L时仍能产生甲烷，而在驯化前，氨质量浓度(以N计)为1．9～2．

8、0g，L可完全抑制产甲烷。G．F．Parkin等报告。在驯化后．即使711AN质