市政污泥联合不同有机质厌氧发酵产酸的试验研究

摘要

目前有关污泥处理和处置技术很多，其中厌氧发酵是最环保节能且应用广泛的一种资源化处理污泥方法。然而污泥单独厌氧发酵存在效率低下，且沼液中COD过高较难处理的问题。废弃沼液中含有许多挥发性脂肪酸（VFA），它是厌氧发酵的中间产物，目前被认为最适合作为污水厂脱氮除磷工艺的碳源，因此一些国内外研究人员将厌氧发酵沼液回流作为污水反硝化除磷工艺碳源并已取得一定进展。
　　本课题针对目前城市固废厌氧发酵工艺存在的一些缺陷和问题，如污泥单独进行厌氧发酵产酸时产酸效率低，而城市有机质垃圾，如餐厨垃圾等单独进行厌氧发酵时有机负荷太高，甚至导致厌氧发酵反应终止等问题，采用联合厌氧发酵的形式将污泥分别与蛋白质、碳水化合物和脂肪这三种主要的城市垃圾有机成分混合后培养，以反应液中挥发性脂肪酸累积量和生产效率为主要评估指标，通过研究不同有机基质降解速率、厌氧发酵环境参数变化来分析影响联合厌氧发酵产酸效果的原因，并对每一种与污泥进行联合厌氧发酵产酸的有机成分和反应条件进行分析和评估，得到最佳反应基质和反应条件。最后通过分析SCOD值变化研究污泥联合不同有机质在不同反应条件下厌氧发酵产生的沼液回流作为污水处理工艺中脱氮除磷碳源的可行性。
　　本课题采用试验室小试装置，将污泥分别与配置好的蛋白胨、葡萄糖、硬脂酸甘油酯溶液按1:1混合均匀，厌氧反应周期为20d，在未预处理、碱预处理和碱性发酵三种目前研究最多的反应条件下进行厌氧发酵产酸试验。试验结果表明：
　　①未预处理组试验中，加蛋白组挥发酸产量、VFA产率和转化率最高，分别达到14.56g/L、43.6％和51.9%，分别为原污泥组厌氧发酵产量的318%，159%和54.9%。这是由于低C/N反应基质下产生的高氨氮厌氧环境对产酸反应的缓冲效果好，且对产甲烷有一定抑制作用造成的。
　　②碱预处理组中各试验组产酸量除加糖组外均不同程度下降，说明碱预处理对产甲烷的促进作用更明显，不利于挥发酸的积累。
　　③碱性发酵试验组中，各组产酸量和产酸率均大幅上升，其中加蛋白组的产酸量最高，达到19.2g/L；而加糖组和加脂质组提升幅度最大，相比未预处理组VFA产量分别提高了324%和361%。因此认为碱性发酵环境最适合VFA的生成与积累。
　　④通过可行性分析，认为最适合与市政污泥进行联合厌氧发酵产酸作碳源的有机基质为蛋白质，而最适合的反应条件为碱性厌氧发酵环境。

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目录

1 绪 论

1.1 市政污泥及城市垃圾处理现状

1.2 国内外厌氧发酵产酸研究背景

1.3 碱预处理和碱性厌氧发酵在污泥及有机垃圾厌氧发酵中的应用

1.4 VFA作反硝化碳源的研究背景及应用

1.5 研究内容及意义

2 试验材料及方法

2.1 试验药剂及仪器

2.2 试验方案

2.3 测试方法

2.4 本章小结

3 污泥联合不同有机质厌氧发酵产酸试验

3.1 不同底物成分对厌氧发酵产酸的影响

3.2 厌氧发酵底物降解效率对产酸的影响

3.3 厌氧发酵环境变化对产酸的影响

3.4 本章小结

4 碱预处理对联合厌氧发酵产酸的影响

4.1 碱预处理对基质降解率的影响

4.2 碱预处理对产酸的影响

4.3 碱预处理对发酵环境的影响

4.4 本章小结

5 碱性厌氧发酵对产酸的影响

5.1 碱性厌氧发酵对基质降解率的影响

5.2 碱性厌氧发酵对产酸的影响

5.3 碱性厌氧发酵对发酵环境的影响

5.4 本章小结

6 联合厌氧发酵产酸作脱氮除磷碳源的可行性分析

6.1 SCOD和SCOD（t-N-P）作为评价指标

6.2 VFA作碳源的可行性分析

6.3 本章小结

7 结论与建议

致谢

参考文献

附录 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录