超声波预处理污泥和厨余共发酵产短链脂肪酸的研究

发布时间：2017-12-09 14:05

  本文关键词：超声波预处理污泥和厨余共发酵产短链脂肪酸的研究

  更多相关文章： 超声预处理 剩余污泥 餐厨垃圾 厌氧发酵 总挥发性脂肪酸

【摘要】：近年来,伴随着我国城镇污水厂污水处理能力的显著提升,污泥量不断增加。如何实现剩余污泥(excess activated sludge,EAS)的减量化、稳定化与资源化已成为当前环保领域研究的重要课题之一。将剩余污泥与餐厨垃圾(food waste,FW)进行共发酵是处理处置固体废弃物的有效方式之一,底物中的大量有机物质,如总挥发性脂肪酸(total volatile fatty acid,TVFAs),能够作为污水生物处理系统的外加碳源,实现其资源化利用。本文首先采用序批式试验,考察了超声预处理条件和污泥浓度对剩余污泥厌氧发酵产酸的影响。结果表明,SCOD、蛋白质及多糖的溶出效果与声能密度有较好的相关性。超声污泥的TVFAs积累浓度较未处理污泥显著提高,促进TVFAs积累的最佳条件为:声能密度5W/mL,厌氧发酵时间5 d。提高污泥浓度能够促进厌氧发酵产TVFAs,但对于单位污泥溶出的氨氮和磷酸盐量影响不大。当污泥浓度为80 g·L~(-1)时,底物降解率为28%,产酸转化率较佳,单位质量污泥产酸量达到86.8mg·g~(-1)。随后,考察了超声破解污泥和餐厨垃圾的混合比例对共发酵产酸过程的影响,并探讨了发酵体系的有机质溶出、底物降解的变化规律。结果表明,剩余污泥中添加餐厨垃圾共发酵可促进有机质溶出,提高蛋白质和糖类降解率。但餐厨投加比例过高(75%)不利于TVFAs产量的提高。当底物混合比为50%:50%时(初始C/N比为21),TVFAs的累积浓度最高,此时TVFAs中乙酸和丁酸总量达到80%。水解速率常数的不同导致底物(VS)降解率的差异,各体系的水解速率常数由高到低的排序遵循:EAS:FW=50%:50%25%:75%0:100%75%:25%100%:0,与底物降解率的规律一致。针对如何提高超声破解污泥和餐厨垃圾厌氧发酵产酸量,利用响应面方法(response surface methodology,RSM)对二者厌氧发酵的产酸条件进行优化分析,考察了pH值、底物浓度、有机负荷(organic loading rate,OLR)和固体停留时间(solid retention time,SRT)对TVFAs产量的交互影响。结果表明,响应面模型中的各个因素对TVFAs产量影响的顺序为:pH值OLRSRT底物浓度。通过模型模拟得到最佳的工艺条件为pH值6.72,底物浓度80.93 g·L~(-1),OLR 8.94g TS·(L·d)~(-1),SRT 9.68 d。在该最优条件下,验证性试验得到,TVFAs产量为29.23~30.78 g·L~(-1),试验值和模型预测值存在较好的一致性。最后利用超声破解污泥和餐厨垃圾的发酵液进行批次试验,考察其作为反硝化碳源的可利用性,并验证发酵液对实际生活污水的脱氮效果。结果表明,TVFAs在发酵液中所占比例对反硝化效果影响显著,且TVFAs中乙酸比例越高,对应的比反硝化速率(μ值)也越高。pH值为7.0,底物浓度为120 g·L~(-1),OLR为8 g TS·(L·d)~(-1),SRT为8 d的试验条件产生的发酵液,以其作为反硝化碳源能够获得较好的反硝化效果,最大比反硝化速率与乙酸钠相当,可达14.2mg·(g VSS·h)~(-1)。将该发酵液用于生活污水的脱氮处理,当COD/NO_3~--N比为6时,总氮的去除率达到85%,出水氮浓度低于6 mg·L~(-1)。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ920.6;X703

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本文编号：1270648