以花生渣为底物连续厌氧发酵产酸研究

发布时间：2020-07-01 20:13

【摘要】：厌氧发酵产VFAs是有机固废资源化的热点之一,产生的挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)可用于生物脱氮除磷的外加碳源,也可作为化工材料的合成原料用于工业生产高附加值产品。然而,对于将有机固废经预处理后采用连续流工艺进行厌氧发酵产偶数碳VFAs的研究尚少。本文通过探索连续厌氧发酵产VFAs系统控制策略研究,揭示HRT、温度及进水负荷对VFAs产量和组分的影响,考察高氨氮对偶数碳VFAs积累的抑制问题,同时,为了更好地解析发酵产酸过程,应用了微生物群落分析方法,为花生渣有机固废再利用,及连续厌氧发酵产VFAs工艺的发展提供参考。在连续流模式下,采用碱性发酵的方式启动CSTR反应器,研究了HRT、温度及进水负荷对花生渣厌氧发酵VFAs的影响,考察了发酵过程中溶解性蛋白质、糖原、氮磷溶出、VFAs产量及单酸组分等指标的变化。结果表明,碱性发酵能够抑制产甲烷菌活性,提高花生渣底物水解效率,且能够增强产酸细菌对氨氮毒性的耐受性,有利于VFAs的积累;花生渣内主要有机质为蛋白质及糖原,工况条件的改变对蛋白质的降解影响明显,对糖原影响较小,其降解率均高于90%;在HRT=6d、T=35℃及进水负荷(以COD计)工况条件下,花生渣产VFAs效果最佳,其TVFAs浓度为17422~17567mg/L,其中乙酸占比高达82.74~83.37%,偶数碳酸占比91.66~92.4%,且工况条件的改变,不能影响其发酵产酸类型,均以偶数碳酸发酵为主导;高浓度氨氮对VFAs积累的抑制阀值为2129.02mg/L。结合静态批次试验,研究了花生渣与果蔬皮混合发酵最佳C/N,在连续流模式下,考察混合发酵高浓度氨氮对偶数碳VFAs积累的抑制效应。结果表明,混合发酵能够缓解高浓度氨氮对偶数碳VFAs的抑制作用;在C/N为56/1条件下,氨氮含量最低,产酸效果最好,偶数碳VFAs产量能维持在14000~14089mg/L。通过对各阶段在门、纲、属三个层次上的微生物多样性进行分析得出,各工况控制条件改变均会影响微生物的多样性及属间菌种的演替;碱性发酵降低了产甲烷菌丰度,增加系统内水解细菌的多样性,其中与水解有关的厚壁菌门(Firmicutes)含量升高,丰度高达90%,更有利于水解与产酸过程的发生;与产酸有关的耐盐耐热菌属(Anaerosalibacter)、Caldicoprobacter菌属及Ignatzschineria菌属等均有所增加。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X792
【图文】：

技术路线图,产酸,花生渣,混合发酵

酵产酸系统的影响，通过分析CSTR反应器出水中溶解性蛋白质、糖原、TP及氨氮、VFAs等指标考察各工艺参数对产酸系统的影响，从而确定最佳产酸工艺控制参数。（2）研究以花生渣为底物进行连续流发酵产酸过程中所产生的高浓度氨氮对VFA积累的抑制问题，采用花生渣与果蔬皮混合发酵批次试验，通过分析发酵液中的溶解性蛋白质、糖原、TP及氨氮、VFAs等筛选出最佳混合C/N。（3）在最佳工况控制条件下，考察CSTR连续发酵产酸系统内花生渣与果蔬皮混合发酵氨氮浓度对VFAs的抑制问题，通过分析CSTR反应器出水中溶解性蛋白质、糖原、TP及氨氮、VFAs等指标考察混合发酵对产酸系统的影响。（4）通过分析CSTR连续流产酸系统在各工况条件下，微生物种类及数量的变化情况，探究微生物与厌氧发酵产VFAs之间的关系。1.5.3技术路线

花生渣,原材料,预处理,试验材料

第二章试验材料与装置2.1 试验材料与装置试验材料本试验所用花生渣取自于广州某榨油厂，先将取回的片状花生渣放置于屋顶暴晒48小时，为除去试验材料内残余水分及避免有毒有害病原菌感染，再将晒干后的片状花生渣通过食物搅拌机粉碎后过筛（0.4mm孔径），保证试验材料初始性质一致，最后将粉末状花生渣放置于干燥皿内保存备用。试验材料基本特性见表2-1。表2-1发酵底物基本特性Table 2-1 Basic properties of fermentation substrates物质TS(%) VS(%/TSg) TOC(mg/g) TN(mg/g) C/N花生渣99.2 91.76 242.71 37.68 6.4/1.1.1

【参考文献】