餐廚垃圾發(fā)酵碳源制備及其生物脫氮利用性能研究.pdf

1、碳源缺失現(xiàn)象普遍存在并已經(jīng)成為了制約污水處理高效脫氮的重要原因，通過投加碳源強(qiáng)化反硝化過程是提升脫氮效率的重要途徑。餐廚垃圾是城市有機(jī)固體廢物的來源之一，本著“以廢治廢”的原則，利用其有機(jī)物含量高的特點，從餐廚垃圾制備可用碳源已成為水環(huán)境界關(guān)注的技術(shù)發(fā)展方向?；诖四康模疚囊孕@餐廚垃圾為基質(zhì)，系統(tǒng)地研究了高溫自由發(fā)酵和中溫乳酸發(fā)酵兩種碳源制備模式的特點，全面考察了發(fā)酵產(chǎn)物作為碳源的反硝化特性，并針對低碳氮比(C/N)生活污水處理和再

2、生利用，開展了A/O-MBR中試研究，重點考察了碳源投加后的脫氮效率和膜污染特性。研究工作的主要成果如下：
　　(1)提出了餐廚垃圾碳源制備的技術(shù)策略，將厭氧消化過程控制在水解和酸化階段，以實現(xiàn)可用碳源的高效回收。高溫自由發(fā)酵(55℃，無pH調(diào)節(jié))能有效促進(jìn)有機(jī)物水解，產(chǎn)物中以碳水化合物為主；中溫酸性發(fā)酵(37℃，間歇調(diào)節(jié)pH至6)有利于酸化過程，能有效富集乳酸菌(Lactobacillus)，產(chǎn)物以乳酸為主，并在OLR為14g-

3、TS/L·d時獲得最大的乳酸產(chǎn)量，較高的OLR不利于乳酸發(fā)酵。
　　(2)研究比較了不同接種對中溫乳酸發(fā)酵碳源制備的影響，發(fā)現(xiàn)以餐廚垃圾本身作為接種時，乳酸產(chǎn)量最大，有機(jī)物損失量最少。微生物種群結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，盡管接種液中微生物種群結(jié)構(gòu)差異較大，但在最優(yōu)的發(fā)酵條件下，Lactobacillus能大量富集并成為優(yōu)勢種群，并實現(xiàn)基質(zhì)高效轉(zhuǎn)化。
　　(3)研究提出了動態(tài)膜乳酸發(fā)酵強(qiáng)化技術(shù)，利用動態(tài)膜對顆粒態(tài)有機(jī)物的截留作用，延長

4、了基質(zhì)在反應(yīng)器中的停留時間，增大了微生物量，強(qiáng)化了微生物酶活性，進(jìn)而極大地提高乳酸產(chǎn)量。通過動態(tài)膜乳酸發(fā)酵可實現(xiàn)溶解性發(fā)酵產(chǎn)物的連續(xù)分離，從而提高發(fā)酵碳源制備效率。
　　(4)研究揭示了中溫酸性發(fā)酵條件下，有機(jī)物水解酸化過程中呈現(xiàn)的“碳水化合物→乳酸→VFAs”的物質(zhì)轉(zhuǎn)化路徑，及其相關(guān)的微生物種群結(jié)構(gòu)變化規(guī)律。利用未發(fā)酵、部分發(fā)酵、乳酸為主和VFAs為主的階段產(chǎn)物作為碳源進(jìn)行反硝化試驗，結(jié)果表明，乳酸為主的發(fā)酵產(chǎn)物具有較高的反硝化

5、速率和潛能，并能在C/N比大于6時實現(xiàn)完全反硝化。利用乳酸為主的發(fā)酵產(chǎn)物作為小試SBR碳源用于低C/N比實際污水處理時發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)器能夠長期穩(wěn)定運行，脫氮效率明顯提高，微生物的碳源利用能力增強(qiáng)，微生物種群多樣性豐富。
　　(5)高溫自由發(fā)酵產(chǎn)物雖然以碳水化合物為主，但作為外增碳源也具有良好的反硝化促進(jìn)作用，且發(fā)酵液中未充分水解的顆粒態(tài)有機(jī)物也能得到生化利用，實現(xiàn)強(qiáng)化脫氮效果。以高溫自由發(fā)酵產(chǎn)物作為補(bǔ)充碳源用于中試A/O-MBR系統(tǒng)進(jìn)