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碳硫比是影响硫酸盐还原工艺运行效果的关键因子,研究不同碳硫比条件下工艺的运行调控对于提高工艺对硫酸盐废水的处理能力尤为重要。通过连续运行产酸-硫酸盐还原反应器,配合间歇实验,考察了不同碳硫比条件下硫酸盐还原工艺的控制参数,工况条件和微生物相的群落动态。着重研究了碱度对工艺运行的影响。
研究结果表明,硫酸盐还原反应器的最佳pH值范围在6.5~7.5之间,当反应器在碳硫比为3.0~5.0条件下运行时,要达到80%的硫酸盐去除率,须将pH值控制在6.5~7.0,反应器的容积负荷低于6.25kg/m3·d,ORP范围在-365mV~-380mV之间,保证反应器的酸化率达到39%以上;当反应器在碳硫比为1.0~2.0条件下运行时,要达到60%以上的硫酸盐去除率并保持反应器稳定运行,须将pH值控制在7.0~7.5。反应器的容积负荷低于6.25kg/m3·d,ORP范围在-380mV~-420mV之间,保证反应器的酸化率高于10%。
通过调控碱度发现,碱度变化可以影响反应器内部微生物的活性;碱度调控存在临界值点(δALK),不同碳硫比条件下的反应器对应着不同的碱度临界值。碱度高于临界值,反应器运行稳定,碱度低于临界值,反应器的状态在10~15d内趋向崩溃,并对碱度临界值做了初步探讨。碱度对产酸硫酸盐还原反应器的影响可以分为长期影响和短期影响两个方面,碱度产期低于临界值后导致系统的恶性循环;碱度在短期内剧烈改变会影响系统的pH值和H2S的含量,进而影响微生物的活性。
为了指导工艺调控,采用SSCP和FISH技术监测反应器内微生物群落动态变化。试验结果表明,碳硫比从5.0降低为4.0,产酸菌(AB)和硫酸盐(SRB)还原菌总量首先下降,随后逐渐回升。将碱度从4000mg/L降低到1200mg/L,反应器内的微生物群落发生了明显的生态演替。根据硫酸盐去除率和群落动态变化,认为硫酸盐去除率随着碳硫比和碱度的改变而出现从波动到稳定的变化过程,其本质是微生物种群调整生态幅并建立新的生态位的过程。