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氨基酸发酵及产物浓缩、结晶等工艺过程中会产生大量的冷凝水,这些冷凝水中含有350-500mg/L的乙酸等低分子有机酸污染物,pH偏酸性(5.6-5.8)。产业界的普遍做法是将其直接混入糖化工序中进行回用或者进入循环水体系中回用。然而,如果这种低分子有机酸污染物得不到有效地去除,将会影响整个发酵工艺过程,降低水资源的重复利用率。所以,如何高效低成本地净化氨基酸工艺冷凝水已成为氨基酸发酵行业水资源再生利用的瓶颈问题。基于氨基酸工艺冷凝水的水质特点,本研究提出在酸性pH条件下建立厌氧体系来高效降解此类污染水,同时产生可资源化利用的甲烷气体。因此,本研究以氨基酸工艺冷凝水作为厌氧生物降解底物,分别进行了酸性pH条件下的生物甲烷势(Biochemical Methane Potential,BMP)测定试验、动态反应器启动运行特性、有机负荷冲击试验及反应器基质降解动力学的研究。并得到如下结论:(1)BMP试验表明:在初始pH值分别为中性和酸性的条件下,厌氧降解氨基酸冷凝水均可实现其污染物的大幅削减(反应时间分别为132h和156h),COD和乙酸的去除率分别达到96.4%和98.1%以上。氨基酸工艺冷凝水在厌氧降解过程对碱度有良好的自适应能力,即使在酸性pH条件下仍具有良好的产甲烷能力与活性,其产甲烷总量高于中性pH条件下的值,达到340mLCH4/gCOD,且最大比产甲烷速率μmax·CH4值为202.2mL CH4/gVSS·d,达到中性pH条件下的83.2%。(2)采用逐级降低进水pH值的方式可实现酸性进水pH条件下反应器的稳定运行。在HRT为6h的条件下,出水COD和乙酸去除率分别达到90%和95%以上,反应器pH维持在6.35左右。在UASB中可培养出良好的耐酸性污泥聚集体,其SMApH5.6值达到209.8CH4mL/(gVSS·d),甲烷产量和产率分别为1.9L/d和320mLCH4/gCOD,表明酸性进水条件下低分子有机酸(VFA)能及时转化为甲烷,这是维持反应器体系pH值稳定的主要原因。此外,随着反应器pH值的下降,污泥的辅酶F420浓度0.0016mmol/L上升至0.0046mol/L,表明该反应器氢营养型产甲烷活性显著上升,氢营养型产甲烷作用明显增强。(3)有机负荷冲击试验表明:经历逐级驯化形成的厌氧体系在HRT由24h降至4h过程中具有良好的抗水力负荷冲击能力,污染物去除效果良好,且反应器未出现丙酸积累及污泥流失的现象,生物量浓度始终保持稳定。而当HRT为2h时,由于微生物与基质接触时间过短,使得乙酸不能及时转化为甲烷,导致反应器pH值明显下降,其他厌氧指标均出现一定的恶化。(4)UASB厌氧降解基质的动力学模型拟合结果分析如下:Monod and Contois模型中动力学参数Y、Kd、umax、Ks和β值其分别为0.0222gVSS/gCOD、0.0053d-1、0.0327d-1、0.0412g/L和0.0104gCOD/gVSS。改良的Stover-Kincannon基质降解动力学模型拟合分析得到其对应的动力学参数Rmax值达24.0616gCOD/(L·d),说明酸性pH条件下UASB反应器具有较高的基质降解速率。综合分析评价三类常用的UASB厌氧降解基质动力学模型在本研究中的应用,可以得出Grau second-order和改良的Stover-Kincannon模型比Monod and Contois模型更适合模拟本研究中的基质降解过程,其R2达到0.99以上,且这两种模型在预测UASB处理性能方面的有效性更强。