化學預處理對污泥厭氧發(fā)酵及微生物電解耦合工藝的影響.pdf

1、揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)作為一種高附加值的化學品,不僅是剩余污泥厭氧處理的重要中間產(chǎn)物,而且可以作為有機碳源被微生物進一步利用合成生物高聚物\強化污水脫氮除磷工藝效能等。因此,利用污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)VFAs是具有廣闊應用前景的資源化新途徑。但剩余污泥大多為死亡的微生物細胞,由于細胞壁的半剛性結構,很難被生物降解,嚴重阻礙細胞內(nèi)容物的溶出和進一步被水解,因此尋找合適的預處理技術,促進污泥微生物細胞壁的破碎,對提高水解速率,促進發(fā)酵產(chǎn)酸過程具

2、有重要意義。目前,很多研究者采用多種化學預處理方法對剩余污泥進行處理,本課題選取文獻中常用的化學預處理方法,對比分析其對剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸過程的影響,考察不同預處理污泥發(fā)酵液在微生物電解產(chǎn)氫系統(tǒng)中的利用及轉化情況。
　　本研究選取了5種具有代表性的化學藥劑,分別為十二烷基硫酸鈉(SDS)、過氧乙酸、NaOH、β-環(huán)糊精和鼠李糖脂,考察其對剩余污泥的預處理效果。研究結果表明,化學預處理加快污泥水解過程速率的主要途徑是促進微生物胞外聚合

3、物(EPS)的剝離,為后續(xù)產(chǎn)酸階段提供豐富的發(fā)酵底物。其中,β-環(huán)糊精組的溶胞率最高(50.7％),比空白組提高了9.3倍,β-環(huán)糊精組對溶解性蛋白質(zhì)和碳水化合物的增加效果也最顯著,分別比未經(jīng)處理的污泥提高112倍和32倍。
　　通過中溫靜態(tài)試驗,考察各化學預處理方法對污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的影響,結果表明經(jīng)化學預處理有效提高污泥發(fā)酵產(chǎn)酸量并影響揮發(fā)酸組成結構。綜合考慮經(jīng)濟性和揮發(fā)酸產(chǎn)量,選取72h作為最佳發(fā)酵時間,此時各組揮發(fā)酸濃度大小分

4、別為:β-環(huán)糊精組>鼠李糖脂組>SDS組>過氧乙酸組>NaOH組>空白組,對應濃度分別為3973±142mgCOD/L、3450±72mgCOD/L、3080±57mgCOD/L、2875±11mgCOD/L、2218±15mgCOD/L和1139±19mgCOD/L。在產(chǎn)酸過程中,化學藥劑的添加還能有效抑制甲烷生成,增加VFAs的積累量,其中鼠李糖脂的抑制效果最好,而NaOH無抑制作用為考察一定污泥負荷下,化學預處理對厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的穩(wěn)

5、定性,開展半連續(xù)流試驗研究(SRT=10d),結果表明僅有鼠李糖脂、β-環(huán)糊精處理的污泥能夠在一定時間內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)酸,而其余化學預處理則出現(xiàn)發(fā)酵體系崩潰的現(xiàn)象。
　　為實現(xiàn)污泥發(fā)酵液的資源化利用,將其作為MEC產(chǎn)氫底物進行研究,并考察了發(fā)酵液中的底物利用及能源轉化效能研究。研究發(fā)現(xiàn),對發(fā)酵液成分的利用主要集中在VFAs上,SDS組、過氧乙酸組和NaOH組的總VFAs利用率較高(53%~55%)。各揮發(fā)酸組分中乙酸能被快速利用,其次