剩余污泥厌氧发酵产酸与磷释放的影响因素及机制研究
发布时间：2021-05-05 22:20
剩余污泥是污水处理厂的主要伴生污染物,具有产量大、有机物含量高、氮磷等元素含量丰富等特征,资源回收利用潜力较大。本研究立足于剩余污泥资源化梯级回收碳、磷物质,围绕着污泥厌氧发酵过程产酸效率和释磷效率低的问题,重点探讨了厌氧产酸发酵过程对剩余污泥碳源有机物快速转化和磷快速释放的影响因素及作用机制。针对剩余污泥厌氧产酸效率和速率低这一限制因素,探讨了初始碱性对污泥厌氧产酸的促进效能,提出了基于高铁酸钾和碱联合高铁酸钾强化污泥厌氧产酸的新方法。结果表明:初始pH10.0的条件下,提高剩余污泥破解水解酸化效果的最佳时间是30 min,短链脂肪酸的最大累积量在第3天达到,为240 mg COD/gVSS,是对照组的2.88倍。利用高铁酸钾强化污泥厌氧发酵过程促进了以乙酸为主的短链脂肪酸的积累效能,最大累积量在投加量为56 mg Fe（VI）/g TSS时达到,为343mg COD/gVSS,是空白处理组的5.72倍。碱联合高铁酸钾处理进一步强化了污泥厌氧发酵过程的产酸效果。与单独高铁酸钾处理组不同,短链脂肪酸的最大累积量在投加量为28 mg Fe（VI）/g TSS,pH10.0时达到,产酸量增...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景
1.2.1 剩余污泥的来源和组成
1.2.2 剩余污泥的处理处置途径
1.2.3 剩余污泥资源梯级回收技术需求
1.3 剩余污泥厌氧发酵的基本原理
1.4 剩余污泥厌氧发酵产酸的研究现状
1.4.1 剩余污泥厌氧发酵产酸的意义
1.4.2 剩余污泥厌氧发酵产酸的影响因素
1.4.3 预处理方法对剩余污泥厌氧发酵影响的研究现状
1.4.4 抑制剂对剩余污泥厌氧发酵影响的研究现状
1.5 剩余污泥厌氧发酵过程伴生产物磷的研究现状
1.5.1 剩余污泥中磷的回收意义
1.5.2 剩余污泥中磷的释放和回收研究现状
1.6 本课题的研究目的和意义
1.7 本课题的主要研究内容及技术路线
1.7.1 主要研究内容
1.7.2 技术路线
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 污泥来源与性质
2.1.2 实验仪器
2.1.3 实验试剂
2.2 实验设计
2.2.1预处理对剩余污泥厌氧产酸的影响实验
2.2.2 BACs对剩余污泥厌氧产酸的影响实验
2.2.3剩余污泥厌氧发酵过程磷释放规律解析实验
2.3 分析检测方法
2.3.1 短链脂肪酸的测定方法
2.3.2 气体组分的测定方法
2.3.3 QACs的测定方法
2.3.4 磷形态分析方法
2.3.5 胞外聚合物提取方法
2.3.6 酶活性的测定方法
2.3.7 微生物群落结构分析方法
2.3.8 常规指标测定方法
2.4 计算分析方法
第3章 预处理方法对剩余污泥厌氧产酸的促进作用研究
3.1 引言
3.2 碱预处理对剩余污泥厌氧产酸效能的影响
3.2.1 溶解性有机物分析
3.2.2 短链脂肪酸积累效能分析
3.3 高铁酸钾预处理对剩余污泥厌氧产酸效能的影响
3.3.1 短链脂肪酸积累效能分析
3.3.2 剩余污泥破解效能分析
3.3.3 水解酶活性分析
3.3.4 微生物群落结构分析
3.4 碱联合高铁酸钾预处理对剩余污泥厌氧产酸效能的影响
3.4.1 短链脂肪酸积累效能分析
3.4.2 溶解性有机物分析
3.4.3 微生物群落结构分析
3.5 几种典型预处理方法对剩余污泥厌氧产酸的促进效能比较
3.6 本章小结
第4章 季铵盐抗菌剂BACs对剩余污泥厌氧产酸的影响及机制解析
4.1 引言
4.2 BACs链长和含量对剩余污泥厌氧产酸的影响
4.2.1 短链脂肪酸积累效能分析
4.2.2 污泥破解效能分析
4.2.3 甲烷累积量分析
4.2.4 BACs对厌氧功能微生物群落的影响
4.2.5 特征菌属与污泥厌氧产酸效能之间的关联性分析
4.2.6 BACs对污泥厌氧产酸过程的影响机制解析
4.3 实际BACs组成比例对污泥厌氧产酸的影响
4.3.1 溶解性蛋白质和多糖的变化
4.3.2 短链脂肪酸积累效能分析
4.4 BACs对连续流污泥厌氧发酵体系运行的影响
4.4.1 溶解性蛋白质和多糖的变化
4.4.2 短链脂肪酸积累效能分析
4.4.3 甲烷积累量分析
4.4.4 功能微生物群落活性和结构分析
4.5 本章小结
第5章 剩余污泥厌氧产酸过程磷释放效能及其影响因素研究
5.1 引言
5.2 预处理和抗菌剂对剩余污泥厌氧磷释放的影响
5.2.1 剩余污泥厌氧发酵过程磷的积累效能分析
5.2.2 胞外聚合物中磷的释放及迁移变化解析
5.2.3 胞外聚合物磷释放对溶解性总磷的贡献分析
5.3 剩余污泥厌氧发酵过程磷形态迁移转化研究
5.3.1 剩余污泥中磷的形态分析
5.3.2 磷的释放效能及释放动力学解析
5.3.3 磷形态迁移转化规律分析
5.3.4 固相不同形态磷溶解对液相总磷的贡献分析
5.4 厌氧发酵过程pH切换对磷迁移转化的影响
5.4.1 磷的释放效能与释放动力学解析
5.4.2 pH切换对磷形态转化的影响
5.5 基于磷形态迁移转化的磷释放机制解析
5.6 基于厌氧发酵的污泥资源回收潜力分析
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]探析我国城镇污水处理厂现状与发展趋势[J]. 杨卓. 资源节约与环保. 2018(02)
[2]热水解工艺在协同厌氧处置技术中的应用[J]. 曾祖刚. 能源与节能. 2017(11)
[3]我国城市污水处理厂污泥处理方法及展望[J]. 梅立永,王磊,王胜凡,骆灵喜,赵振业. 广东化工. 2017(18)
[4]科技创新为我国污泥绿色化低碳发展提供对策[J]. 戴晓虎,戴翎翎,段妮娜. 建设科技. 2017(01)
[5]城市污水处理厂污泥处置技术及利用[J]. 杨士林. 山东工业技术. 2016(12)
[6]污泥厌氧消化中新型污染物去除的研究进展[J]. 杨安琪,杨光,张光明,王洪臣,王园园. 环境污染与防治. 2016(03)
[7]湖泊底泥磷释放及磷形态变化[J]. 高湘,李妍,何怡. 环境工程学报. 2015(07)
[8]不同抑制剂对乙酸降解产甲烷及产甲烷菌群结构的影响[J]. 麻婷婷,承磊,刘来雁,代莉蓉,周正,张辉. 微生物学报. 2015(05)
[9]新兴污染物对污泥厌氧发酵的影响及其厌氧降解研究进展[J]. 王晓,严媛媛,张萍,周琪. 化工进展. 2014(12)
[10]荷兰未来污水处理新框架——NEWs及其实践[J]. 郝晓地,金铭,胡沅胜. 中国给水排水. 2014(20)
博士论文
[1]预处理调解对剩余污泥发酵液微生物电解产氢影响研究[D]. 刘充.哈尔滨工业大学 2016
[2]剩余污泥强化预处理及其厌氧产酸产甲烷研究[D]. 刘亚利.哈尔滨工业大学 2015
[3]嗜热菌强化剩余污泥水解及短链脂肪酸积累规律研究[D]. 杨春雪.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于污泥破解的剩余污泥资源化利用[D]. 李义勇.华南理工大学 2014
[5]剩余污泥碱性发酵影响因素和过程强化研究[D]. 李晓玲.哈尔滨工业大学 2014
[6]预处理促进剩余污泥发酵制取短链脂肪酸的效能及机制研究[D]. 周爱娟.哈尔滨工业大学 2014
[7]微波热解污水污泥过程中氮转化途径及调控策略[D]. 张军.哈尔滨工业大学 2013
[8]剩余污泥碱性发酵产酸性能与优化[D]. 苏高强.北京工业大学 2013
[9]强化污泥厌氧发酵产酸的效能及发酵液碳源的利用研究[D]. 杨雪.哈尔滨工业大学 2012
[10]碱性磷酸酶在点面污染源磷形态转化中的作用研究[D]. 谢春生.浙江大学 2012
硕士论文
[1]废弃碳源定向产酸过程调控与合成PHA的应用研究[D]. 熊丹丹.哈尔滨工业大学 2016
[2]化学预处理对微生物电解促进污泥厌氧发酵工艺影响研究[D]. 王羚.哈尔滨工业大学 2015
[3]污泥厌氧产酸发酵液作碳源强化污水脱氮除磷的研究[D]. 罗哲.江南大学 2015
[4]碱解剩余污泥上清液制备磷酸铵镁的研究[D]. 毕薇.华南理工大学 2014
[5]预处理方法对污泥厌氧耦合微生物电解及厌氧消化产能的影响[D]. 贺张伟.哈尔滨工程大学 2014
[6]高锰酸钾/高铁酸钾破解剩余污泥研究[D]. 武辰.北京林业大学 2014
[7]高铁酸钾和铁屑微电解处理苯酚废水研究[D]. 张力.湘潭大学 2013
[8]剩余污泥高温微氧溶胞预处理及其发酵产酸性能研究[D]. 侯雅男.哈尔滨工业大学 2013
[9]磷酸盐沉淀法回收污泥中的磷[D]. 卫志强.大连理工大学 2010
本文编号：3170688
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景
1.2.1 剩余污泥的来源和组成
1.2.2 剩余污泥的处理处置途径
1.2.3 剩余污泥资源梯级回收技术需求
1.3 剩余污泥厌氧发酵的基本原理
1.4 剩余污泥厌氧发酵产酸的研究现状
1.4.1 剩余污泥厌氧发酵产酸的意义
1.4.2 剩余污泥厌氧发酵产酸的影响因素
1.4.3 预处理方法对剩余污泥厌氧发酵影响的研究现状
1.4.4 抑制剂对剩余污泥厌氧发酵影响的研究现状
1.5 剩余污泥厌氧发酵过程伴生产物磷的研究现状
1.5.1 剩余污泥中磷的回收意义
1.5.2 剩余污泥中磷的释放和回收研究现状
1.6 本课题的研究目的和意义
1.7 本课题的主要研究内容及技术路线
1.7.1 主要研究内容
1.7.2 技术路线
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 污泥来源与性质
2.1.2 实验仪器
2.1.3 实验试剂
2.2 实验设计
2.2.1预处理对剩余污泥厌氧产酸的影响实验
2.2.2 BACs对剩余污泥厌氧产酸的影响实验
2.2.3剩余污泥厌氧发酵过程磷释放规律解析实验
2.3 分析检测方法
2.3.1 短链脂肪酸的测定方法
2.3.2 气体组分的测定方法
2.3.3 QACs的测定方法
2.3.4 磷形态分析方法
2.3.5 胞外聚合物提取方法
2.3.6 酶活性的测定方法
2.3.7 微生物群落结构分析方法
2.3.8 常规指标测定方法
2.4 计算分析方法
第3章 预处理方法对剩余污泥厌氧产酸的促进作用研究
3.1 引言
3.2 碱预处理对剩余污泥厌氧产酸效能的影响
3.2.1 溶解性有机物分析
3.2.2 短链脂肪酸积累效能分析
3.3 高铁酸钾预处理对剩余污泥厌氧产酸效能的影响
3.3.1 短链脂肪酸积累效能分析
3.3.2 剩余污泥破解效能分析
3.3.3 水解酶活性分析
3.3.4 微生物群落结构分析
3.4 碱联合高铁酸钾预处理对剩余污泥厌氧产酸效能的影响
3.4.1 短链脂肪酸积累效能分析
3.4.2 溶解性有机物分析
3.4.3 微生物群落结构分析
3.5 几种典型预处理方法对剩余污泥厌氧产酸的促进效能比较
3.6 本章小结
第4章 季铵盐抗菌剂BACs对剩余污泥厌氧产酸的影响及机制解析
4.1 引言
4.2 BACs链长和含量对剩余污泥厌氧产酸的影响
4.2.1 短链脂肪酸积累效能分析
4.2.2 污泥破解效能分析
4.2.3 甲烷累积量分析
4.2.4 BACs对厌氧功能微生物群落的影响
4.2.5 特征菌属与污泥厌氧产酸效能之间的关联性分析
4.2.6 BACs对污泥厌氧产酸过程的影响机制解析
4.3 实际BACs组成比例对污泥厌氧产酸的影响
4.3.1 溶解性蛋白质和多糖的变化
4.3.2 短链脂肪酸积累效能分析
4.4 BACs对连续流污泥厌氧发酵体系运行的影响
4.4.1 溶解性蛋白质和多糖的变化
4.4.2 短链脂肪酸积累效能分析
4.4.3 甲烷积累量分析
4.4.4 功能微生物群落活性和结构分析
4.5 本章小结
第5章 剩余污泥厌氧产酸过程磷释放效能及其影响因素研究
5.1 引言
5.2 预处理和抗菌剂对剩余污泥厌氧磷释放的影响
5.2.1 剩余污泥厌氧发酵过程磷的积累效能分析
5.2.2 胞外聚合物中磷的释放及迁移变化解析
5.2.3 胞外聚合物磷释放对溶解性总磷的贡献分析
5.3 剩余污泥厌氧发酵过程磷形态迁移转化研究
5.3.1 剩余污泥中磷的形态分析
5.3.2 磷的释放效能及释放动力学解析
5.3.3 磷形态迁移转化规律分析
5.3.4 固相不同形态磷溶解对液相总磷的贡献分析
5.4 厌氧发酵过程pH切换对磷迁移转化的影响
5.4.1 磷的释放效能与释放动力学解析
5.4.2 pH切换对磷形态转化的影响
5.5 基于磷形态迁移转化的磷释放机制解析
5.6 基于厌氧发酵的污泥资源回收潜力分析
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]探析我国城镇污水处理厂现状与发展趋势[J]. 杨卓. 资源节约与环保. 2018(02)
[2]热水解工艺在协同厌氧处置技术中的应用[J]. 曾祖刚. 能源与节能. 2017(11)
[3]我国城市污水处理厂污泥处理方法及展望[J]. 梅立永,王磊,王胜凡,骆灵喜,赵振业. 广东化工. 2017(18)
[4]科技创新为我国污泥绿色化低碳发展提供对策[J]. 戴晓虎,戴翎翎,段妮娜. 建设科技. 2017(01)
[5]城市污水处理厂污泥处置技术及利用[J]. 杨士林. 山东工业技术. 2016(12)
[6]污泥厌氧消化中新型污染物去除的研究进展[J]. 杨安琪,杨光,张光明,王洪臣,王园园. 环境污染与防治. 2016(03)
[7]湖泊底泥磷释放及磷形态变化[J]. 高湘,李妍,何怡. 环境工程学报. 2015(07)
[8]不同抑制剂对乙酸降解产甲烷及产甲烷菌群结构的影响[J]. 麻婷婷,承磊,刘来雁,代莉蓉,周正,张辉. 微生物学报. 2015(05)
[9]新兴污染物对污泥厌氧发酵的影响及其厌氧降解研究进展[J]. 王晓,严媛媛,张萍,周琪. 化工进展. 2014(12)
[10]荷兰未来污水处理新框架——NEWs及其实践[J]. 郝晓地,金铭,胡沅胜. 中国给水排水. 2014(20)
博士论文
[1]预处理调解对剩余污泥发酵液微生物电解产氢影响研究[D]. 刘充.哈尔滨工业大学 2016
[2]剩余污泥强化预处理及其厌氧产酸产甲烷研究[D]. 刘亚利.哈尔滨工业大学 2015
[3]嗜热菌强化剩余污泥水解及短链脂肪酸积累规律研究[D]. 杨春雪.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于污泥破解的剩余污泥资源化利用[D]. 李义勇.华南理工大学 2014
[5]剩余污泥碱性发酵影响因素和过程强化研究[D]. 李晓玲.哈尔滨工业大学 2014
[6]预处理促进剩余污泥发酵制取短链脂肪酸的效能及机制研究[D]. 周爱娟.哈尔滨工业大学 2014
[7]微波热解污水污泥过程中氮转化途径及调控策略[D]. 张军.哈尔滨工业大学 2013
[8]剩余污泥碱性发酵产酸性能与优化[D]. 苏高强.北京工业大学 2013
[9]强化污泥厌氧发酵产酸的效能及发酵液碳源的利用研究[D]. 杨雪.哈尔滨工业大学 2012
[10]碱性磷酸酶在点面污染源磷形态转化中的作用研究[D]. 谢春生.浙江大学 2012
硕士论文
[1]废弃碳源定向产酸过程调控与合成PHA的应用研究[D]. 熊丹丹.哈尔滨工业大学 2016
[2]化学预处理对微生物电解促进污泥厌氧发酵工艺影响研究[D]. 王羚.哈尔滨工业大学 2015
[3]污泥厌氧产酸发酵液作碳源强化污水脱氮除磷的研究[D]. 罗哲.江南大学 2015
[4]碱解剩余污泥上清液制备磷酸铵镁的研究[D]. 毕薇.华南理工大学 2014
[5]预处理方法对污泥厌氧耦合微生物电解及厌氧消化产能的影响[D]. 贺张伟.哈尔滨工程大学 2014
[6]高锰酸钾/高铁酸钾破解剩余污泥研究[D]. 武辰.北京林业大学 2014
[7]高铁酸钾和铁屑微电解处理苯酚废水研究[D]. 张力.湘潭大学 2013
[8]剩余污泥高温微氧溶胞预处理及其发酵产酸性能研究[D]. 侯雅男.哈尔滨工业大学 2013
[9]磷酸盐沉淀法回收污泥中的磷[D]. 卫志强.大连理工大学 2010
本文编号：3170688
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