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《同济大学》 2008年
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剩余污泥碱性发酵产生的短链脂肪酸作为生物脱氮除磷碳源的研究

佟娟  
【摘要】: 课题组以前的研究结果表明,剩余污泥在碱性条件下发酵,产生的发酵液中含有大量的短链脂肪酸(SCFA)、蛋白质、碳水化合物等有机物、以及氨氮和溶解性正磷(SOP)。本论文主要研究了从剩余污泥碱性发酵液回收氮和磷,回收氮和磷后的发酵液作为增强生物除磷、既脱氮又除磷微生物碳源时的处理效果,及SCFA、氮、磷、糖原和PHA等指标在处理过程中的变化特征,并将其与以乙酸碳源的处理系统进行比较。 首先,本文研究了从剩余污泥碱性发酵液中回收NH_4-N和磷的影响因素与最佳工艺条件。 通过投加Mg盐以形成鸟粪石的形式进行回收磷时,搅拌时间对回收效果无明显影响。单独回收发酵液中的磷时,在pH 8.5~10.0、Mg/P摩尔比1.2~1.8范围内,磷的去除率随pH和Mg/P的增加而增长,但pH和Mg/P继续增长时,磷的去除率无明显变化。在最佳条件下即pH 10.0和Mg/P 1.8,搅拌2min时,磷的去除率可达到92.8%。 以形成鸟粪石形式同时回收发酵液中氮和磷时,由于发酵液中氨氮摩尔数总是比正磷多,需要补充磷。在pH 9.5~10.5、Mg/N摩尔比1.0~1.8、P/N摩尔比0.8~1.2范围内,NH_4-N去除率随着Mg/N、pH和P/N的增加而增长,其中Mg/Y和P/N是显著影响因素;SOP去除率则随Mg/N和pH值的增加显著增长,但随P/N的增加而降低。通过响应面分析,得出最佳的氮磷回收工艺条件为Mg/N=1.8,pH=10,P/N=1.13,此时NH_4-N和SOP去除率分别为73.6%和82.2%。 其次,在对发酵液的氮和磷进行回收后,本文考察了发酵液与乙酸分别作为微生物碳源时的除磷与脱氮除磷效果,并对氮、磷、SCFA、糖原及PHA的变化特征进行探讨。 发酵液及乙酸分别作为厌氧/好氧增强生物除磷SBR工艺的碳源时,发酵液碳源SBR的PHA合成量为2.11mmol-C/gVSS,乙酸碳源则为3.65mmol-C/gVSS。发酵液碳源SBR分解1mmol-C的PHA所合成的糖原为0.57 mmol-C,吸磷15.19mg,乙酸碳源SBR则分别13.67mmol-C和8.45mg,可见,前者分解PHA产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(除磷率分别为98.7%和71.1%)。 发酵液与乙酸分别作为多级(厌氧/好氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧)的脱氮除磷SBR微生物碳源时,在第一、第二两个缺氧阶段,发酵液碳源的反硝化速率分别为1.97和1.41mgNO_x-N/gVSS·h,大于乙酸碳源的反硝化速率(分别为1.84和1.11 mgNO_x-N/gVSS·h)。在内源反硝化研究中发现,前者分解单位PHA去除的NO_x-N比后者多。与单独除磷工艺相似,发酵液碳源分解单位PHA产生的能量主要用于吸磷而不是合成糖原。虽然发酵液碳源SBR内合成的PHA比乙酸碳源SBR少(1.84mmol-C/gVSS对比3.31mmol-C/gVSS),但前者PHA的利用率较高,因此取得更好的脱氮除磷效果:发酵液碳源SBR的SOP和TN的去除率分别为95.3%和81.5%,乙酸碳源SBR为87.2%和73.9%。 研究中发现,发酵液碳源和乙酸碳源SBR内的吸磷过程符合一级动力学,前者吸磷速率大于后者。在生物脱氮除磷工艺中,乙酸与丙酸的降解过程也符合一级动力学,发酵液碳源SBR内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,本文还考察了发酵液作为微生物碳源时对污泥活性的影响,研究中发现污泥的SOUR和脱氢酶活性均未受到任何影响,发酵液对污泥活性没有抑制作用。发酵液中含少量重金属离子,但发酵液碳源SBR出水无重金属离子。 最后,对城市污水碳源与补充发酵液后城市污水碳源的处理效果做了对比研究。在单独生物除磷工艺中,SOP去除率分别为60.3%和94.9%;在既脱氮又除磷工艺中,SOP去除率分别为43.9%和97.2%,NH_4-N去除率为99.1%和98.4%,TN的去除率为63.5%和80.9%,可见,向低碳源城市污水中补充发酵液可以显著提高脱氮除磷效果。
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:X703

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中国重要报纸全文数据库 前10条
1 筱薇;如何开发碳源脱氮除磷?[N];中国环境报;2008年
2 记者 朱爱华 通讯员 孙继盛;大连石化除污装置泥里淘金100万元[N];中国石油报;2006年
3 赵关良;不用脱色剂 剩余污泥少[N];中国环境报;2007年
4 朱爱华 孙继盛;大连石化找到絮凝剂降耗新方法[N];中国环境报;2006年
5 记者 夏泽平 吴侠;抓环保求生存 以治理促发展[N];安徽经济报;2007年
6 李霞颜雪玲 通讯员 叶根基;松阳不锈钢产业在全省率先实现“全程无废”[N];丽水日报;2008年
7 记者 王达翃;确保全市排污目标完成[N];邯郸日报;2010年
8 中国印染行业协会 冯艾;印染废水生物处理方法的变革[N];中国纺织报;2005年
9 实习生 于晓琳;膜生物使废水再用[N];科技日报;2008年
10 本报记者 彭芳 实习生 符若;大机械小生物各显神通[N];北海日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 苏高强;剩余污泥碱性发酵产酸性能与优化[D];北京工业大学;2013年
2 白向玉;剩余污泥中重金属污染的蚯蚓活化—花卉植物修复机理研究[D];中国矿业大学;2010年
3 刘志华;剩余污泥为燃料的微生物燃料电池产电特性及污泥减量化研究[D];湖南大学;2011年
4 曹艳晓;剩余污泥作为低碳氮比生活污水补充碳源的脱氮试验研究[D];重庆大学;2010年
5 李广;预处理后剩余污泥中温两相厌氧消化效能研究[D];中国地质大学(北京);2011年
6 苑宏英;基于酸碱调节的剩余污泥水解酸化及其机理研究[D];同济大学;2006年
7 王晓霞;剩余污泥减量化处理中细胞物质的释放特性与磷回收研究[D];华东理工大学;2010年
8 叶芬霞;解偶联代谢对活性污泥工艺中剩余污泥的减量化作用[D];浙江大学;2004年
9 阮敏;环境中病原微生物荧光检测新方法及仿生酶污泥减量化技术研究[D];湖南大学;2012年
10 康晓荣;超声联合碱促进剩余污泥水解酸化及产物研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗琨;厌氧条件下外加酶强化剩余污泥水解的研究[D];湖南大学;2010年
2 王芬;剩余污泥超声破解的性能与机理研究[D];天津大学;2004年
3 丁凯;碱减量印染废水剩余污泥减量化工艺研究[D];东华大学;2004年
4 张蔓;剩余污泥制备吸附材料处理重金属废水研究[D];西华大学;2010年
5 刘则华;多孔微生物载体固定床生物反应器处理污水新工艺研究[D];北京化工大学;2004年
6 徐张林;暗河式剩余污泥厌养发酵工艺研究[D];华中科技大学;2007年
7 杨洁;剩余污泥超声破解对厌氧消化反应的促进作用研究[D];天津大学;2005年
8 陈路全;加碱和超声破解预处理对剩余污泥厌氧消化的影响[D];天津大学;2008年
9 何玉凤;热碱处理促进剩余污泥水解的试验研究[D];大连理工大学;2007年
10 韩育宏;污泥超声破解对高温厌氧消化的促进作用研究[D];天津大学;2007年
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