Fe2+對(duì)厭氧發(fā)酵過(guò)程中VFA和SS的影響

高雅

摘要：研究了UASB在改變進(jìn)水Fe2+濃度的情況下，對(duì)厭氧發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)物VFA以及出水SS的影響。結(jié)果表明：當(dāng)Fe2+濃度升高時(shí)，液相末端產(chǎn)物乙酸濃度逐漸降低，丙酸濃度隨之升高；此外Fe2+的投加能有效地去除SS；Fe2+在改善厭氧發(fā)酵工藝的效率上有一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性脂肪酸；懸浮物；厭氧發(fā)酵

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2017）2-0043-02

1 引言

厭氧發(fā)酵工藝在廢水處理效果、工藝成本以及能源消耗等方面具有較突出的優(yōu)勢(shì)，已在各污廢水處理廠中得到廣泛應(yīng)用。厭氧反應(yīng)器在進(jìn)行厭氧發(fā)酵的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸（VFA），其主要成分為乙酸、丙酸等。生成VFA的效率和VFA濃度與厭氧發(fā)酵的處理進(jìn)程有很大的關(guān)系。VFA的監(jiān)測(cè)能夠反映出厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行情況，較高的VFA濃度不僅對(duì)產(chǎn)甲烷菌有抑制作用，而且對(duì)酸化前期的水解過(guò)程產(chǎn)生一定的消極影響[1]。有機(jī)物在廢水中通常以懸浮物或者膠體的形式存在，懸浮物（SS）的大量累積對(duì)厭氧反應(yīng)器的發(fā)酵是不利的[2]，因此提高SS的去除率也應(yīng)加以研究。

2 實(shí)驗(yàn)與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)廢水

本實(shí)驗(yàn)采用兩組單級(jí)上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB），分別設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。反應(yīng)器內(nèi)接種已馴化好的活性厭氧污泥。反應(yīng)器材質(zhì)為有機(jī)玻璃，反應(yīng)區(qū)有效體積為2.0 L，水力停留時(shí)間為19 h。進(jìn)水采用實(shí)驗(yàn)室配制的蔗糖溶液，并加入碳酸氫鈉以調(diào)節(jié)堿度，進(jìn)水的常量元素和微量元素如表1所示。

實(shí)驗(yàn)前兩組反應(yīng)器的運(yùn)行狀態(tài)基本一致：進(jìn)水蔗糖濃度為2500 mg/L，出水糖濃度20 mg/L左右，進(jìn)水Fe2+濃度為7 mg/L，反應(yīng)器內(nèi)部pH值為7。本實(shí)驗(yàn)所投加的鐵源為FeSO4·7H2O。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

VFA測(cè)定：采用6890N型號(hào)氣相色譜儀。反應(yīng)器出水經(jīng)離心機(jī)12000 r/min離心5 min，取其上清液3 mL，并加入3%甲酸1 mL，再次離心5 min，最后取混合液的上清液1 mL進(jìn)行儀器檢測(cè)。

SS測(cè)定：采用GB11901-89重量法。取反應(yīng)器出水600～700 mL，靜置沉淀30 min后取上清液500 mL進(jìn)行測(cè)定。

3 結(jié)果與討論

3.1 Fe2+對(duì)VFA的影響

圖1所示為不同濃度的Fe2+對(duì)揮發(fā)性脂肪酸中乙酸和丙酸濃度的影響情況。實(shí)驗(yàn)組的進(jìn)水Fe2+濃度未改變之前，兩組反應(yīng)器的VFA濃度相近，其乙酸濃度在180 mg/L左右，丙酸濃度在30 mg/L左右。依次提高實(shí)驗(yàn)組的進(jìn)水Fe2+濃度至11 mg/L和15 mg/L，乙酸濃度呈下降的趨勢(shì)，而丙酸濃度逐漸上升。乙酸濃度的下降趨勢(shì)變化較為明顯，丙酸濃度的趨勢(shì)略有波動(dòng)，但從總體來(lái)看仍是上升的趨勢(shì)。由此可以看出，提高Fe2+濃度對(duì)液相末端產(chǎn)物的濃度有一定的影響。李永峰等[3]在研究Fe2+對(duì)液相末端產(chǎn)物濃度的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)Fe2+從0 mg/L直接提高至50 mg/L時(shí)，乙酸和丙酸的濃度均增加。而丁杰等[4]所研究的當(dāng)Fe2+從2 mg/L提高至10 mg/L時(shí)，乙酸濃度降低，丙酸濃度升高，該結(jié)論與本文一致。

相比于乙酸來(lái)說(shuō)，丙酸的降解速度比較緩慢并且容易積累[5]。鐵元素存在于水解酶、產(chǎn)甲烷菌中的CO脫氫酶和鐵氧化還原蛋白中[6～8]，F(xiàn)e2+濃度的提高不僅能促進(jìn)產(chǎn)甲烷菌中酶的活性，而且對(duì)水解階段有一定的促進(jìn)作用，因此降解乙酸的速率加快，而丙酸大量積累。

3.2 Fe2+對(duì)出水SS的影響

Fe2+濃度條件未改變時(shí)，兩組反應(yīng)器的SS相近，均在19 mg/L左右。提高Fe2+濃度后，實(shí)驗(yàn)組的SS逐漸降低，如圖2所示。當(dāng)進(jìn)水Fe2+濃度分別為11 mg/L和15 mg/L時(shí)，其相應(yīng)的SS分別降至12.5 mg/L和7.4 mg/L。這說(shuō)明，加入Fe2+能有效地去除SS。鐵能夠附

著在顆粒污泥上，使得厭氧污泥顆?；臅r(shí)間大幅縮短，而此時(shí)的顆粒表面有較好的表面張力[9]。除此之外，水溶后的鐵離子能在局部形成水合物，具有一定的吸附力，能達(dá)到去除SS的效果[10]。

4 結(jié)論

Fe2+對(duì)厭氧發(fā)酵過(guò)程有一定的影響。投加一定量的Fe2+后，乙酸濃度降低，丙酸濃度升高，說(shuō)明適量的Fe2+能促進(jìn)乙酸的降解，產(chǎn)物丙酸的生成。同時(shí)隨著進(jìn)水Fe2+濃度的增加，SS逐漸降低，說(shuō)明適量地投加Fe2+能有效地去除SS。

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