厌氧快速吸收有机物的启动能源研究(1)

1、    厌氧快速吸收有机物的启动能源研究(1)    通过考察乙酸钠和葡萄糖两种单基质配水厌氧快速吸收COD去除情况、厌氧磷量变化、细胞内糖变化规律、混合液厌氧pH值以及细胞外糖浓度与混合液COD的相互关系，证明对于糖类和非糖类基质，细胞都可以建立以内糖(胞内单糖和糖元)为厌氧吸收能量来源的机制。通过对比两种配水污泥驯化的难易程度、综合分析各方面数据，论证了当基质中含有糖类成分时，细胞可能优先利用单糖酵解产能，为厌氧快速吸收系统提供启动能量，从而缩短污泥驯化时间。由此提出当采用本文的厌氧快速吸收新工艺处理实际废水时

2、，可依水质情况考虑投加适量能自发酵解产能的简单有机物，以加快系统的启动进程。 关键词：厌氧快速吸收 能量来源 细胞内糖 糖酵解 Study on the Start-Up Energy Source for the Anaerobic Fast Absorption of Organic MaterialsAbstract：Acetate and glucose were used as the main substrate in the experiment. On the basis of measuring and analyzing the anaerobic COD degradat

3、ion and the variation of phosphate and intracellular carbohydrate content in anaerobic phase, it was verified that in both carbohydrate and non-carbohydrate substrate conditions microbes could establish such a mechanism that intracellular carbohydrate could be utilized as the energy source of anaero

4、bic absorption. Moreover, this paper suggested that bacterial cells might use the energy released by glucose glycolysis for start-up of anaerobic absorption. As a conclusion, it was proposed that, according to the characteristics of the wastewater to be treated, adding some simple organic materials

5、with the ability of self-fermentation into the influent might help in speeding up the start-up course of anaerobic absorption system.Keywords:anaerobic fast absorption;energy source;intracellular carbohydrate;glycolysis周期循环刺激下厌氧快速吸收有机物的处理工艺源于生物除磷技术，但发展至今，早已不仅局限于除磷范围，其中出现的许多新的生物现象和处理效果引起人们的极大兴趣。这种工艺方

6、法作为一个新的研究课题，已经成为目前深受重视的非稳态理论应用与研究的一部分，其现实意义旨在利用非稳态技术开创污水处理新工艺，实现节能高效的有机物厌氧吸收；其中机理研究的核心是厌氧快速吸收的能量来源问题。目前，国内外关于由生物除磷引发的厌氧好氧生物处理中厌氧吸收有机物的研究普遍认为，厌氧快速吸收主有两种可能的能量来源：多聚磷酸盐和糖元。其中，前者属于生物除磷机理，即在厌氧条件下聚磷菌利用体内多聚磷酸盐分解产生的能量吸收并储存有机物，同时释放出ATP水解产生的正磷酸盐。后者则来自于对最初的生物除磷生化代谢模式(Comeau,1986)的修正(Arun&Mino等，1988)以及“G细菌”的

7、发现1。研究者们认为：聚磷菌以多聚磷酸盐为能量来源的同时，也利用糖元分解为有机物厌氧吸收和PHB合成提供所需还原力和部分能量24；“G细菌”则不具备积累多聚磷酸盐的能力，完全以胞内糖元为厌氧吸收的能量来源。近来，意大利学者Carucci(1997)依据实验又提出在以葡萄糖为唯一有机基质并延长进水时间的情况下，可以由一部分葡萄糖无氧糖解、放出能量，供给另一部分葡萄糖厌氧合成糖元。他的实验结论认为在一定厌氧时间里，细菌优先利用进入细胞的葡萄糖，而不是糖元，并对其进行酵解以供厌氧吸收和转化成所需能量5。可见，关于厌氧吸收的能量来源问题还有很多内容尚待深入研究。1试验设备与方法分别采用两个SBR反应器

8、对乙酸钠、葡萄糖两种人工配水进行小试研究，污泥来源见表1。人工配水COD值均为500600 mg/L，A配水磷浓度较高，P/COD为(56)/100，G配水中氮、磷营养元素按BODNP10051配给，配水主成分见表2。两个反应器均按照厌氧好氧SBR工艺运行，每个周期运行时间8 h，具体运行程序及参数见表3。A、G两种配水分别经过120 d和20 d左右的污泥驯化和培养进入稳定运行阶段，用于厌氧快速吸收COD去除效果的测定，稳定运行期间室温2630 。细胞内糖(IC)、外糖(EC)含量的测定采用7080 水浴加热、离心分离，而后用苯酚浓硫酸法定量测定。其他测定项目均采用国家环保局颁发的水和废水监

9、测分析方法第三版中的标准方法。     表1不同配水的反应器与污泥来源    配水种类 反应器容积(L) 控制方式 污泥来源    乙酸钠(A) 5.0 PLC自动控制 葡萄糖配水膜生物反应器    葡萄糖(G) 8.0 人工控制 天津纪庄子污水厂回流污泥泵井    表2人工配水主成分mg/L    项目 A配水 G配水   &

10、#160;        摘通过考察乙酸钠和葡萄糖两种单基质配水厌氧快速吸收COD去除情况、厌氧磷量变化、细胞内糖变化规律、混合         本篇论文是由3COME文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。    主有机成分 乙酸钠700 葡萄糖500  

11、;  NH4Cl-N 18.5 17.5    KH2PO4-P 20.5 3.5    微量元素 CaCl2 30，MgSO4*7H2O 90，KCl 20，MnCl2 0.1CuSO45H2O 0.1，ZnSO4 0.1，FeSO4*7H2O 0.1     表3运行程序及时间参数    运行程序 时间参数(min)    进水 5   

12、60;厌氧搅拌 120    沉降 20    排上清液 10    曝气 300    闲置 252试验结果与讨论2.1厌氧快速吸收去除COD的情况A、G两种配水的污泥分别经过120 d和20 d左右的适应驯化期，都实现了对各自基质的厌氧快速吸收。在好氧饥饿5 h的前提下，厌氧2 h的COD去除率均达到80%90%。事实上，A配水厌氧吸收45 min，G配水厌氧吸收30 min，COD去除率均已在80%以上(如图1、2)。 

13、       2.2多聚磷酸盐作为能量来源的讨论A、G两种配水混合液厌氧磷浓度变化如图3所示。        伴随厌氧COD去除，两反应器中都没有过量释磷现象。相反，A配水厌氧末期磷量降低约50%；G配水在厌氧初15 min内磷浓度略有上升，而后也呈下降趋势。关于这种厌氧除磷的异常现象将另文探讨，而由此无厌氧释磷现象可以排除本试验中以多聚磷酸盐为厌氧吸收有机物能量来源的可能性。2.3糖元作为能量来源的讨论A配水中不含糖类成分，细胞吸收基质进入体内

14、不会对胞内糖元的测定产生干扰。因此，该配水下的内糖(IC)曲线与G配水相比，更能清晰地从糖元含量的角度反映细胞内糖类物质与非糖类物质之间的转化，表明以糖元为能量来源进行厌氧快速吸收的真实内糖变化规律。将A配水稳定运行期内糖变化规律及同期测定的COD厌氧去除情况(见图1)与A配水驯化期IC与COD曲线(图4)用来对比细胞建立内糖能源机制前后的IC变化及COD去除的特点，可以看出驯化期基本没有COD厌氧吸收，细胞内糖也仅有小幅度变化，无明显变化规律，IC/MLSS水平较低(为0.130.14)；稳定运行期的混合液COD在厌氧段迅速下降，细胞内糖含量伴随这一过程而降低，即糖元分解并在随后的好氧段重新

15、合成，内糖水平得到恢复，IC/MLSS高于驯化期(为0.250.33)。另外，曲线表明糖元的分解与合成都较为缓慢。        摘 现大气试中餐炒菜灶存在热效率低、燃烧不完全、燃烧噪声大等不足。按照中灶的自身特点及辐射传热理，若采用红外线无焰燃烧可以大幅度提高其热效率，减少有害物质的排 放。实验证明了燃气中餐炒菜灶用红外线无焰燃烧燃烧是可行的。0 引言近年来，随着旅游业的发展和人民生活方式的改变，在外就餐的人数与日俱增，新宾馆、饭店不断涌现。与之相适应，用于制作作炒菜的中餐炒菜灶的数量也在不断增加。然而，目前绝大

16、多数中餐灶的热效率仅为20%左右，国家标准中餐燃气炒菜灶中对热效率也仅求不小于20，能源利用效率低。而且存在燃烧不完全、烟气中有害物质含量较高、燃烧噪声大等问题。随着中餐炒菜灶数量的增多，研究如何提高中餐炒菜灶的热效率、降低有害物质排放、改善厨师的工作环境，将具有十分重的意义。本文针对中餐炒菜灶的特点，通过理论分析和对样机测试结果的分析，论述了燃气中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧可行性。1 中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧的可行性分析与家用灶具相比，中餐炒菜灶有以下特点：主适用尖低锅；炒菜时一般仅使用锅深1/3-2/3以下的部位，因此求火力集中，锅底局部热强度高；为保证菜的鲜、嫩程度，加入菜后不明显降

17、低锅的温度，求加热速度快，具有较大热负荷1。目前，中餐炒菜灶绝大多数都是采用大气式燃烧方式。由于这种燃烧方式只预混了燃烧所需的部分空气，因此燃烧温度、燃烧强度受到限制。大气式燃烧主以对流形式传热，而且过剩空气系数较大(般a1.3-1.8)，火焰较长。由于中餐炒菜灶求热负荷较大、锅底的使用面积较小，采用大气式燃烧不能进行有效换热，大部分热量随烟气损失掉，因而造成设备热效率低。此外，当火焰与锅底接触时，将造成不完全燃烧，导致烟气中有害物质Co含量的增加，在锅底积碳等。红外线无焰燃烧是一种完全预混式无焰燃烧技术，具有过剩空气系数较小(一般a=1.05-1.10)、燃烧速度快、燃烧完全、燃烧温度高、燃

18、烧噪声低等特点。这种燃烧是以辐射和对流两种形式传热，般辐射热量占总热量的4560%2。通过调整辐射面的形状，可以达到定向加热的目的，能够满足中餐炒菜灶火力集中、锅底局部热强度高的求，有利于提高设备的热效率。此外，由于红外线具有一定的穿透能力3，可以穿透锅底进行加热，因而可以缩短加热时间，这也是中餐炒菜灶所求的。从理论上讲中餐炒菜灶用红外线无焰燃烧是可行的。            摘通过考察乙酸钠和葡萄糖两种单基质配水厌氧快速吸收COD去除情况、厌氧磷量变化、细胞内糖变化规律、

19、混合         本篇论文是由3COME文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。2 实验台的建立采用液化石油气，高热值为：122284KJNm3：低热值为：113780KJ/Nm3：相对密度为：19542；华白数为：87475：额定压力为3000Pa。2.1.2 热负荷鉴于目前多数中餐炒菜灶的最大热负荷在28kw左右，其热效率为20%，采用红外线无焰燃烧后，热效率会大幅度增加，按40%计算

20、，额定热负荷为14kw完全能够满足求。 213燃烧器结构形式辐射面采用多孔陶瓷板形式。按照传热理论，辐射面的形状影响着辐射换热量。在设计燃烧时，考虑到中餐炒菜灶主适用尖底锅的特点，将多孔陶瓷板分8块以等腰梯形与水平面呈45o倾斜布置。为克服红外线无馅燃烧热负荷调节范围小的缺点，燃烧器设置成双引射器、两环结构。内环热负荷为4.652kw，外环热负荷为6.978。燃烧器的结构示意图见图1。 214辅助燃烧器目前研究结果证实，采用红外线无焰燃烧与大气式燃烧相结合的组合式灶具，即可提高灶具的热效率，又能扩大其热负荷的调节范围。为使设计的中餐炒菜灶具有较大的热负荷调节范围，并考虑灶多用的功能求，在主燃烧器内设置了热负荷较小的大气式燃烧器。其热负荷为3.489kw。22实验测试系