基于热预处理的污泥厌氧发酵产酸及藻酸盐提取研究

发布时间：2023-05-27 03:35

　　活性污泥法最大的弊端是有大量剩余活性污泥(WAS)需要后期处理处置。同时,WAS蕴含着大量的有机物,如何将这些有机物加以回收、利用,实现污泥的资源化是目前亟需解决的问题。污泥厌氧发酵是一种能有效处理污泥以及从污泥中回收资源的办法,但是传统厌氧发酵产生的甲烷价值有限,挥发性脂肪酸(VFA)作为一种中间体具有更高的商业价值和更广泛的应用。近年来一些预处理方法和发酵策略被广泛研究来提升污泥厌氧发酵的效率,其中碱法、低温热水解、表面活性剂等方法都能促进污泥溶解、水解和酸化过程。本文运用低热联合表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)预处理剩余污泥,考察了发酵过程中VFA产量和组成变化,并且通过微生物群落变化、污泥破解效果、有机物溶出情况和模拟底物降解实验等探明了该预处理方法促进发酵产酸的机理。热碱预处理(TAP)常用来预处理污泥,且藻酸盐作为污泥胞外聚合物(EPS)的主要成分,其提取方法也常用TAP。因此,本文还研究了TAP提取剩余污泥藻酸盐的最适条件,并考察了提取藻酸盐后对污泥厌氧发酵产酸过程的影响。主要结论如下:(1)低热联合SDBS预处理能显著提高污泥厌氧发酵VFA产量。最大的VFA产量为...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 剩余污泥概述
        1.1.1 剩余污泥的产生
        1.1.2 剩余污泥的特性
    1.2 剩余污泥的资源化
        1.2.1 厌氧发酵产甲烷
        1.2.2 厌氧发酵产氢
        1.2.3 厌氧发酵产酸
        1.2.4 提取蛋白质
        1.2.5 提取藻酸盐
    1.3 污泥发酵产酸的影响因素
        1.3.1 pH
        1.3.2 温度
        1.3.3 C/N
        1.3.4 停留时间
        1.3.5 有机负荷率
    1.4 污泥发酵产酸的预处理技术
        1.4.1 物理法
        1.4.2 化学法
        1.4.3 生物法
        1.4.4 联合法
    1.5 课题研究内容
        1.5.1 研究目的与意义
        1.5.2 研究主要内容
        1.5.3 技术路线
2 材料与方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验内容
        2.2.1 低热联合SDBS预处理实验
        2.2.2 厌氧发酵实验
        2.2.3 底物降解实验
        2.2.4 热碱预处理及厌氧发酵实验
    2.3 测试项目和方法
        2.3.1 EPS的提取
        2.3.2 乳酸脱氢酶的测定
        2.3.3 细胞活性的测定
        2.3.4 三维荧光光谱
        2.3.5 分子量的分布
        2.3.6 挥发性脂肪酸的测定
        2.3.7 多糖蛋白的测量
        2.3.8 DNA提取和微生物群落分析
        2.3.9 藻酸盐粗提品的重量
        2.3.10 毛细脱水时间的测定
        2.3.11 其他测试
3 低热联合SDBS预处理对污泥厌氧发酵产酸的影响
    3.1 联合预处理对VFA产量和组分的影响
    3.2 发酵过程中pH和甲烷的变化
    3.3 发酵后污泥的SCOD平衡
    3.4 发酵后污泥的脱水性能和减量程度
    3.5 微生物群落变化分析
        3.5.1 微生物群落丰度及多样性分析
        3.5.2 微生物群落差异性分析
        3.5.3 微生物群落结构变化
    3.6 本章小结
4 低热联合SDBS预处理促进产酸的机理
    4.1 污泥絮体中细胞的裂解情况
    4.2 EPS的溶解与转化规律
    4.3 污泥上清液有机物的释放
        4.3.1 SCOD的释放
        4.3.2 蛋白和多糖的释放
        4.3.3 溶解性有机物三维荧光表征
        4.3.4 分子量分布变化规律
    4.4 预处理对水解、酸化、产甲烷过程的影响
    4.5 本章小结
5 低热联合碱预处理对污泥厌氧发酵产酸的影响
    5.1 藻酸盐提取单因素实验
        5.1.1 温度的影响
        5.1.2 碳酸钠浓度的影响
        5.1.3 反应时间的影响
        5.1.4 pH的影响
    5.2 藻酸盐粗提品的特征
    5.3 厌氧发酵VFA的产量和组成
    5.4 发酵过程中溶液理化性质的变化
    5.5 发酵后污泥的脱水性能和减量程度
    5.6 本章小结
6 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3823813