剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)物利用與光譜分析.pdf

1、目前城市污水廠剩余污泥厭氧發(fā)酵液資源化利用是環(huán)境領域研究的熱點問題之一，剩余污泥發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的有機物（如蛋白質，糖類，揮發(fā)性脂肪酸）以及氨氮和正磷酸鹽。發(fā)酵液中獲得的VFA可作為城市污水廠生物反硝化脫氮的碳源，然而發(fā)酵液中含有高濃度的氮磷，若不去除直接投加到污水處理構筑物，會增大污水處理負荷，影響生物脫氮效率。因此本文通過對發(fā)酵液中氮磷進行回收以及將VFA作為污水處理反硝化碳源，從而實現(xiàn)發(fā)酵液的資源化利用。
　　首先，本實驗

2、采用蔗糖模擬廢水來研究有機物的厭氧發(fā)酵過程，研究有機負荷沖擊下對厭氧產(chǎn)甲烷過程VFA積累的影響，并結合平行因子法對厭氧產(chǎn)甲烷發(fā)酵液光譜進行解析，確定有機負荷沖擊下發(fā)酵液中熒光物質的變化以及VFA的積累情況。結果表明：正常運行狀態(tài)下反應器的熒光物質為蛋白質、輔酶NADH、輔酶F420。當反應器的底物濃度突然增加時，反應器出水的熒光光譜亦發(fā)生改變，輔酶F420熒光強度顯著降低，反應器出水中的熒光組分以色氨酸、酪氨酸和輔酶NADH為主，表明產(chǎn)

3、甲烷反應受到了抑制。底物濃度增加后，反應器出水的COD和殘余底物的蔗糖濃度先顯著增加后逐漸減少，VFA濃度先增加后趨于平穩(wěn)，穩(wěn)定后反應器的VFA濃度維持在360mg/L左右。原因是反應器受到外界沖擊負荷的影響，產(chǎn)甲烷過程受到抑制，無法將COD和VFA降解，待抑制解除后產(chǎn)甲烷能力恢復，COD濃度和糖的濃度減少，VFA濃度趨于平穩(wěn)。
　　其次，通過比較加堿和未加堿條件，對剩余污泥發(fā)酵過程中細胞物質的釋放特性進行表征，同時將發(fā)酵產(chǎn)物中氮

4、磷以鳥糞石形式進行回收，研究pH、P/N、Mg/P對鳥糞石形成的影響，確定最佳的工藝條件。結果發(fā)現(xiàn)：堿性剩余污泥發(fā)酵過程中釋放的有機物明顯高于未加堿條件下的剩余污泥厭氧發(fā)酵釋放的有機物，且兩反應器發(fā)酵液的VFA濃度分別在第6d和第7d達到最大值，最大值分別為470mg/L和248mg/L，因此生物反硝化實驗可選擇第6d發(fā)酵液作為生物反硝化脫氮碳源。氮磷回收實驗中，當pH=10，P/N=1.1，Mg/P=1.5；此時同時回收氮磷效率相對較

5、高，氮和磷的回收率分別為94.3％和88.1%，88.0%和78.0%，89.9%和78.2%。堿性剩余污泥發(fā)酵液氮磷回收后，其發(fā)酵液的性質與厭氧產(chǎn)甲烷反應器發(fā)酵液性質基本相似，因此以鳥糞石形式回收氮磷后可作為外加碳源投加到氧化溝反應器。
　　最后，通過添加不同種類的碳源（葡萄糖和發(fā)酵液）與未加碳源時（空白組）作比較，研究反應器氮和COD的變化來確定選擇既經(jīng)濟又有效的外加碳源，并對不同工況下反應器運行狀態(tài)進行光譜表征。結果表明：添

6、加外加碳源氧化溝工藝脫氮效果比空白對照組脫氮效果明顯提高，其中TN去除率平均為85.0%，較空白組提高27.1%。不同外加碳源比較，相同濃度下投加剩余污泥發(fā)酵液比葡萄糖作為外加碳源脫氮效果好，其中發(fā)酵液為碳源時TN的平均去除率比葡萄糖作為碳源，TN去除率提高7.2%。當發(fā)酵液濃度COD為150mg/L，反應器的脫氮效率和COD去除率均較高，此時TN和COD的去除率為82.8%和89.4%。與空白對照組相比，添加適量的外加碳源后，出水熒光