剩余污泥堿性發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸作為生物脫氮除磷碳源的研究.pdf

1、課題組以前的研究結(jié)果表明，剩余污泥在堿性條件下發(fā)酵，產(chǎn)生的發(fā)酵液中含有大量的短鏈脂肪酸(SCFA)、蛋白質(zhì)、碳水化合物等有機(jī)物、以及氨氮和溶解性正磷(SOP)。本論文主要研究了從剩余污泥堿性發(fā)酵液回收氮和磷，回收氮和磷后的發(fā)酵液作為增強(qiáng)生物除磷、既脫氮又除磷微生物碳源時(shí)的處理效果，及SCFA、氮、磷、糖原和PHA等指標(biāo)在處理過(guò)程中的變化特征，井將其與以乙酸碳源的處理系統(tǒng)進(jìn)行比較。 首先，本文研究了從剩余污泥堿性發(fā)酵液中回收NH4

2、-N和磷的影響因素與最佳工藝條件。 通過(guò)投加Mg鹽以形成鳥糞石的形式進(jìn)行回收磷時(shí)，攪拌時(shí)間對(duì)回收效果無(wú)明顯影響。單獨(dú)回收發(fā)酵液中的磷時(shí)，在pH 8.5～l0.O、Mg/P摩爾比1.2～1.8范圍內(nèi)，磷的去除率隨pH和Mg/P的增加而增長(zhǎng)．但pH和Mg門P繼續(xù)增長(zhǎng)時(shí)。磷的去除率無(wú)明顯變化。在最佳條件下即pH 10。0和Mg/P 1.8，攪拌2min時(shí)．磷的去除率可達(dá)到92.8％。 以形成鳥糞石形式同時(shí)回收發(fā)酵液中氮和磷時(shí)，

3、由于發(fā)酵液中氨氨摩爾數(shù)總是比正磷多，需要補(bǔ)充磷。在pH 9.5～10.5、Mg/N摩爾比1.0～1.8、P/N摩爾比0.8～12范圍內(nèi)，NH4-N去除率隨著mg/N、pH和P/N的增加而增長(zhǎng)，其中Mg，N和P/N是顯著影響因素；SOP去除率則隨Mg，N和pH值的增加顯著增長(zhǎng)，但隨P/N的增加而降低。通過(guò)響應(yīng)面分析，得出最佳的氮磷回收工藝條件為MgN=1.8，pH=10，P/N=1.13，此時(shí)NH4-N和SOP去除率分別為73.6％和82

4、.2％． 其次，在對(duì)發(fā)酵液的氮和磷進(jìn)行回收后，本文考察了發(fā)酵液與乙酸分別作為微生物碳源時(shí)的除磷與脫氮除磷效果．并對(duì)氮、磷、SCFA、糖原及PHA的變化特征進(jìn)行探討。 發(fā)酵液及乙酸分別作為厭氧/好氧增強(qiáng)生物除磷SBR工藝的碳源時(shí)，發(fā)酵液碳源SBR的PHA合成量為2.11mm0l-C/gVSS，乙酸碳源則為3.65retool-C/gVSS。發(fā)酵液碳源SBR分解1mmol-C的PHA所合成的糖原為0.57 mmol-C，吸磷

5、15.19mg，乙酸碳源SBR則分別0.67mmol-c和8.45mg，可見(jiàn)，前者分解PHA產(chǎn)生的能量主要用于吸磷而不是合成糖原，因此得到了更好的除磷效果(除磷率分別為9B．7％和71.1％)。發(fā)酵液與乙酸分別作為多級(jí)(厭氧，好氧/缺氧，好氧/缺氧/好氧)的脫氮除磷SBR微生物碳源時(shí)，在第一、第二兩個(gè)缺氧階段，發(fā)酵液碳源的反硝化速率分別為1.97和1.41mgNOx-N/gVSS.h，大于乙酸碳源的反硝化速率(分別為1.84和1.1l

6、mgNOrx.N/gVSS．h)。在內(nèi)源反硝化研究中發(fā)現(xiàn)，前者分解單位PHA去除的NOx-N比后者多．與單獨(dú)除磷工藝相似，發(fā)酵液碳源分解單位PHA產(chǎn)生的能量主要用于吸磷而不是合成糖原。雖然發(fā)酵液碳源SBR內(nèi)合成的PHA比乙酸碳源SBR少(1.84mmol-C/gVSS對(duì)比3.31mmol-C/gVSS)，但前者PHA的利用率較高．因此取得更好的脫氮除磷效果：發(fā)酵液碳源SBR的SOP和TN的去除率分別為95.3％和81.5％，乙酸碳源SB

7、R為87.2％和73.9％。 研究中發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵液碳源和乙酸碳源SBR內(nèi)的吸磷過(guò)程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)，前者吸磷速率大于后者。在生物脫氮除磷工藝中，乙酸與丙酸的降解過(guò)程也符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)，發(fā)酵液碳源SBR內(nèi)丙酸降解速率大于乙酸降解速率，其乙酸降解速率又大于乙酸碳源SBR的乙酸降解速率。 此外，本文還考察了發(fā)酵液作為微生物碳源時(shí)對(duì)污泥活性的影響，研究中發(fā)現(xiàn)污泥的SOUR和脫氫酶活性均未受到任何影響，發(fā)酵液對(duì)污泥活性沒(méi)有抑制作用。發(fā)酵