厌氧间歇序批操作条件下VFA的产甲酸产乙酸发酵甄别与调控

厌氧间歇序批式厌氧活性污泥法反应器（ASBR）由于投资小、操作简单和运行灵活而倍受关注，但其容易引起挥发性有机酸积累，限制了该技术的推广应用。在有机废水的厌氧生物处理过程中，丙酸、丁酸等碳原子个数大于2的挥发性脂肪酸（VFA）代谢是关键，现有理论认为VFA的甲烷化主要沿产氢产乙酸路径，氢分压过高是造成VFA积累的原因。热力学计算和微生物学研究表明：VFA的甲烷化有可能沿产甲酸产乙酸途径，即VFA首先被产甲酸产乙酸微生物转化为乙酸和甲酸，然后被产甲烷烷菌转化为甲烷，甲酸的扩散通量为氢的近100倍速率，以产甲酸产乙酸代谢方式进行甲烷化的话有助于消除VFA的积累问题。本研究试图通过对间歇序批操作条件下VFA转化这一厌氧消化关键环节的代谢路径进行甄别，在此基础上，提出相应的调控方法。解决ASBR中VFA的积累问题，为序批间歇式厌氧活性污泥高效处理系统的开发研究提供可行的途

厌氧间歇序批式厌氧活性污泥法反应器（ASBR）由于投资小、操作简单和运行灵活而倍受关注，但其容易引起挥发性有机酸积累，限制了该技术的推广应用。现有理论认为VFA的甲烷化主要沿产氢产乙酸路径，氢分压过高是造成VFA积累的原因。本课题以葡萄糖为基质研究了絮状污泥及颗粒污泥在间歇序批操作条件下VFA的代谢路径及其影响因素，探讨了pH、碱度、ORP、基质和有机负荷对产甲酸产乙酸作用及产氢产乙酸作用的影响并计算及绘制了产氢产乙酸途径及产甲酸产乙酸途径中各中间产物的自由能变化图谱以及通过控制VFA浓度达到快速培养颗粒污泥的目的。试验结果表明，在间歇序批操作条件下，无论是絮状污泥或者颗粒污泥系统，VFA的转化同时存在产氢产乙酸途径及产甲酸产乙酸途径，絮状污泥系统中产甲酸产乙酸途径比颗粒污泥系统明显。pH值、碱度、ORP值、负荷冲击及发酵类型均会对产甲酸产乙酸代谢和产氢产乙酸代谢途径产生影响。低pH值、高碱度以及ORP的提高有利于产甲酸产乙酸作用的进行，发酵类型对产甲酸产乙酸的影响从大到小依次为乙醇发酵、丙酸发酵、丁酸发酵。负荷的提高有利于产甲酸产乙酸途径，冲击负荷时由于发酵类型的变化不利于产甲酸产乙酸途径。污泥颗粒化试验结果表明通过调整反应器进水时间的长短，控制反应器中VFA的浓度，（使得ASBR内乙酸浓度小于甲烷丝菌属和甲烷八叠球菌属的等最大比增长速率点）可形成有利于厌氧丝状菌增殖和形成颗粒污泥的条件，从而达到在ASBR中快速培养颗粒污泥的目的。所得结果对VFA的代谢途径的深入研究，解决ASBR中VFA的积累问题，为序批间歇式厌氧活性污泥高效处理系统的开发研究提供一定的借鉴意义。