化學(xué)預(yù)處理對(duì)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(xué)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(jī)碳源被微生物進(jìn)一步利用合成生物高聚物\強(qiáng)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(yīng)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(xì)胞,由于細(xì)胞壁的半剛性結(jié)構(gòu),很難被生物降解,嚴(yán)重阻礙細(xì)胞內(nèi)容物的溶出和進(jìn)一步被水解,因此尋找合適的預(yù)處理技術(shù),促進(jìn)污泥微生物細(xì)胞壁的破碎,對(duì)提高水解速率,促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)酸過(guò)程具

2、有重要意義。目前,很多研究者采用多種化學(xué)預(yù)處理方法對(duì)剩余污泥進(jìn)行處理,本課題選取文獻(xiàn)中常用的化學(xué)預(yù)處理方法,對(duì)比分析其對(duì)剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸過(guò)程的影響,考察不同預(yù)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(zhuǎn)化情況。
　　本研究選取了5種具有代表性的化學(xué)藥劑,分別為十二烷基硫酸鈉(SDS)、過(guò)氧乙酸、NaOH、β-環(huán)糊精和鼠李糖脂,考察其對(duì)剩余污泥的預(yù)處理效果。研究結(jié)果表明,化學(xué)預(yù)處理加快污泥水解過(guò)程速率的主要途徑是促進(jìn)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(duì)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(guò)中溫靜態(tài)試驗(yàn),考察各化學(xué)預(yù)處理方法對(duì)污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的影響,結(jié)果表明經(jīng)化學(xué)預(yù)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(jié)構(gòu)。綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和揮發(fā)酸產(chǎn)量,選取72h作為最佳發(fā)酵時(shí)間,此時(shí)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(guò)氧乙酸組>NaOH組>空白組,對(duì)應(yīng)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(guò)程中,化學(xué)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(wú)抑制作用為考察一定污泥負(fù)荷下,化學(xué)預(yù)處理對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的穩(wěn)

5、定性,開(kāi)展半連續(xù)流試驗(yàn)研究(SRT=10d),結(jié)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(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)酸,而其余化學(xué)預(yù)處理則出現(xiàn)發(fā)酵體系崩潰的現(xiàn)象。
　　為實(shí)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(jìn)行研究,并考察了發(fā)酵液中的底物利用及能源轉(zhuǎn)化效能研究。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)發(fā)酵液成分的利用主要集中在VFAs上,SDS組、過(guò)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