重力流排水管道內(nèi)碳硫比對(duì)甲烷和硫化氫產(chǎn)生以及碳轉(zhuǎn)化的影響.pdf

1、由于甲烷對(duì)全球溫室效應(yīng)的巨大貢獻(xiàn)和硫化氫對(duì)排水管道的腐蝕問題，排水管道內(nèi)甲烷和硫化氫的產(chǎn)生受到越來越多的關(guān)注。排水管道內(nèi)甲烷和硫化氫的產(chǎn)生主要是由于排水管道生物膜內(nèi)的產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌的作用。排水管道內(nèi)好氧、缺氧、厭氧的交替出現(xiàn)以及污水在排水管道內(nèi)數(shù)小時(shí)的停留時(shí)間，使得產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌能夠在排水管道生物膜內(nèi)共存。在甲烷和硫化氫產(chǎn)生過程中，產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌都需要利用乙酸和氫氣作為電子供體，這必然會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌

2、對(duì)共同電子供體的競(jìng)爭(zhēng)。影響產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌競(jìng)爭(zhēng)的因素很多，而碳硫比是最主要的一個(gè)因素。本論文主要關(guān)注了重力流排水管道內(nèi)碳硫比對(duì)甲烷和硫化氫的產(chǎn)生以及產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌對(duì)電子供體競(jìng)爭(zhēng)的影響。為此，本研究搭設(shè)了排水管道生物膜反應(yīng)器，在三種碳硫比（C/S=3，6.08和9）條件下運(yùn)行，利用氣相色譜儀對(duì)甲烷、硫化氫和二氧化碳進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)甲烷和硫化氫產(chǎn)量，建立了排水管道內(nèi)甲烷和硫化氫產(chǎn)量模型。試驗(yàn)結(jié)束后，結(jié)合高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)三種碳硫比

3、下生物膜內(nèi)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探究。另外，本論文還對(duì)硫酸鹽還原菌對(duì)乙酸和丙酸的利用能力進(jìn)行了分析。
　　本研究得出的主要結(jié)論如下：
　?、偃N碳硫比條件下，盡管產(chǎn)甲烷菌門和硫酸鹽還原菌門種類數(shù)相差不多，可是產(chǎn)甲烷菌數(shù)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于硫酸鹽還原菌數(shù)量。碳硫比等于3時(shí)，共檢測(cè)到6種產(chǎn)甲烷菌門和7種硫酸鹽還原菌門，在三種碳硫比條件下，產(chǎn)甲烷菌數(shù)量最少，硫酸鹽還原菌數(shù)量最多，Methanobacterium，Terrestrial-Misce

4、llaneous-Gp-TMEG和Methanothermobacter是產(chǎn)甲烷菌中的優(yōu)勢(shì)菌種，Desulfitobacterium是硫酸鹽還原菌中的優(yōu)勢(shì)菌種。碳硫比等于6.08時(shí)，共檢測(cè)到6種產(chǎn)甲烷菌門和6種硫酸鹽還原菌門，Methanobacterium和Methanosarcina是產(chǎn)甲烷菌中的優(yōu)勢(shì)菌種，Desulfotomaculum,Desulfovibrio和Desulfitobacterium是硫酸鹽還原菌中的優(yōu)勢(shì)菌種。碳

5、硫比等于9時(shí)，共檢測(cè)到6種產(chǎn)甲烷菌門和5種硫酸鹽還原菌菌門，在三種碳硫比條件下，產(chǎn)甲烷菌數(shù)量最多，硫酸鹽還原菌數(shù)量最少，Methanosarcina在產(chǎn)甲烷菌中處于完全主導(dǎo)地位，而Desulfitobacterium是硫酸鹽還原菌中的優(yōu)勢(shì)菌種。
　?、谂潘艿纼?nèi)，碳硫比對(duì)甲烷產(chǎn)量的影響明顯大于對(duì)硫化氫產(chǎn)量的影響，最小甲烷產(chǎn)量比最大甲烷產(chǎn)量少了172％，而最小硫化氫產(chǎn)量只比最大硫化氫產(chǎn)量少了72%。三種碳硫比條件下，甲烷產(chǎn)量明顯比硫

6、化氫產(chǎn)量多。最大甲烷產(chǎn)量118.45mg，在碳硫比等于9時(shí)獲得，而硫化氫最大產(chǎn)量僅僅只有27.65mg，在碳硫比等于3時(shí)獲得。
　　③相同條件下，硫酸鹽還原菌對(duì)丙酸的利用能力更強(qiáng)。三種碳硫比條件下，丙酸的消耗量都明顯大于乙酸消耗量，硫酸鹽還原菌利用丙酸產(chǎn)生的硫化氫也大于其利用乙酸產(chǎn)生的硫化氫。碳硫比等于3時(shí)，每毫克乙酸能夠產(chǎn)生0.02mg硫化氫，每毫克丙酸能夠產(chǎn)生0.028mg硫化氫。碳硫比等于6.08時(shí)，每毫克乙酸產(chǎn)生0.007

7、mg硫化氫，每毫克丙酸能產(chǎn)生0.015mg硫化氫。碳硫比等于9時(shí)，每毫克乙酸產(chǎn)生0.006mg硫化氫，每毫克丙酸產(chǎn)生0.011mg硫化氫。碳硫比等于3時(shí)，即硫酸鹽濃度為333.3mg/L時(shí)，硫酸鹽還原菌對(duì)乙酸和丙酸都能有效利用，而碳硫比等于6.08和9，即硫酸鹽濃度分別為164.5mg/L和111.1mg/L時(shí)，硫酸鹽還原菌更傾向利用丙酸。
　?、苋N碳硫比條件下，產(chǎn)甲烷菌所利用的碳源都大于硫酸鹽還原菌所利用碳源。高的碳硫比對(duì)產(chǎn)甲

8、烷菌在和硫酸鹽還原菌對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)中的勝出至關(guān)重要。碳硫比等于9時(shí)，產(chǎn)甲烷菌在和硫酸鹽還原菌對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)中處于完全主導(dǎo)的地位。而碳硫比等于3時(shí)，雖然有足夠的電子受體，但是硫酸鹽還原菌依然不能在和產(chǎn)甲烷菌的競(jìng)爭(zhēng)中處于主導(dǎo)地位，而且在實(shí)驗(yàn)后期，隨著硫酸鹽的消耗產(chǎn)甲烷菌卻在和硫酸鹽還原菌的競(jìng)爭(zhēng)中勝出。
　?、萁⒘酥亓α髋潘艿纼?nèi)甲烷和硫化氫產(chǎn)量模型，模型建立和驗(yàn)證時(shí)的 R2都大于0.90，表明本模型是合理的，可靠的。本模型綜合考慮了碳硫