超聲波預處理污泥和廚余共發(fā)酵產短鏈脂肪酸的研究.pdf

1、近年來，伴隨著我國城鎮(zhèn)污水廠污水處理能力的顯著提升，污泥量不斷增加。如何實現(xiàn)剩余污泥(excess activated sludge.EAS)的減量化、穩(wěn)定化與資源化已成為當前環(huán)保領域研究的重要課題之一。將剩余污泥與餐廚垃圾(food waste，F(xiàn)W)進行共發(fā)酵是處理處置固體廢棄物的有效方式之一，底物中的大量有機物質，如總揮發(fā)性脂肪酸(total volatile fatty acid，TVFAs)，能夠作為污水生物處理系統(tǒng)的外加碳源

2、，實現(xiàn)其資源化利用。
　　本文首先采用序批式試驗，考察了超聲預處理條件和污泥濃度對剩余污泥厭氧發(fā)酵產酸的影響。結果表明，SCOD、蛋白質及多糖的溶出效果與聲能密度有較好的相關性。超聲污泥的TVFAs積累濃度較未處理污泥顯著提高，促進TVFAs積累的最佳條件為:聲能密度5W/mL，厭氧發(fā)酵時間5d。提高污泥濃度能夠促進厭氧發(fā)酵產TVFAs，但對于單位污泥溶出的氨氮和磷酸鹽量影響不大。當污泥濃度為80g·L-1時，底物降解率為28％，

3、產酸轉化率較佳，單位質量污泥產酸量達到86.8mg·g-1。
　　隨后，考察了超聲破解污泥和餐廚垃圾的混合比例對共發(fā)酵產酸過程的影響，并探討了發(fā)酵體系的有機質溶出、底物降解的變化規(guī)律。結果表明，剩余污泥中添加餐廚垃圾共發(fā)酵可促進有機質溶出，提高蛋白質和糖類降解率。但餐廚投加比例過高(＞75％)不利于TVFAs產量的提高。當?shù)孜锘旌媳葹?0％∶50％時（初始C/N比為21），TVFAs的累積濃度最高，此時TVFAs中乙酸和丁酸總量達

4、到80％。水解速率常數(shù)的不同導致底物(VS)降解率的差異，各體系的水解速率常數(shù)由高到低的排序遵循: EAS∶FW=50％∶50％＞25％∶75％＞0∶100％＞75％∶25％＞100％∶0，與底物降解率的規(guī)律一致。
　　針對如何提高超聲破解污泥和餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產酸量，利用響應面方法(response surface methodology，RSM)對二者厭氧發(fā)酵的產酸條件進行優(yōu)化分析，考察了pH值、底物濃度、有機負荷（organ

5、ic loading rate，OLR）和固體停留時間(solid retention time，SRT)對TVFAs產量的交互影響。結果表明，響應面模型中的各個因素對TVFAs產量影響的順序為:pH值＞OLR＞SRT＞底物濃度。通過模型模擬得到最佳的工藝條件為pH值6.72，底物濃度80.93g·L-1，OLR8.94gTS·(L·d)-1，SRT9.68d。在該最優(yōu)條件下，驗證性試驗得到，TVFAs產量為29.23～30.78g·L

6、-1，試驗值和模型預測值存在較好的一致性。
　　最后利用超聲破解污泥和餐廚垃圾的發(fā)酵液進行批次試驗，考察其作為反硝化碳源的可利用性，并驗證發(fā)酵液對實際生活污水的脫氮效果。結果表明，TVFAs在發(fā)酵液中所占比例對反硝化效果影響顯著，且TVFAs中乙酸比例越高，對應的比反硝化速率（μ值）也越高。pH值為7.0，底物濃度為120g·L-1，OLR為8gTS·(L·d)-1,SRT為8d的試驗條件產生的發(fā)酵液，以其作為反硝化碳源能夠獲得較