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鼠李糖脂联合低温热水解强化剩余污泥厌氧发酵产酸研究

窦川川  
【摘要】:剩余污泥是污水处理的副产物,富集了大量的有机污染物、重金属、营养元素等,具有“污染”和“资源”的属性。剩余污泥通过厌氧发酵生产挥发性脂肪酸(VFA)是一种常用的碳源回收方式。本研究旨在针对传统剩余污泥厌氧发酵过程中水解速率慢、产酸效率低的问题,利用鼠李糖脂(RL)和低温热水解以及两种方法的联合对剩余污泥进行处理,分析各种预处理方法对污泥破解、有机物溶出特性和发酵产酸的强化作用,得到以下结论:(1)热水解单因素实验表明污泥的破解作用随着水解温度的升高而增强,研究范围内90℃时污泥破解程度最高,COD浓度达到了 2743.3mg/L,污泥破解度达到了 7.4%,溶解性有机碳为489.21mg/L。溶解性碳水化合物(SC)达到了 80.38mg/L,溶解性蛋白质(SP)浓度随水解温度的增加呈先增后减,在70℃达到最大浓度13.6mg/L,随水解温度升高,污泥类蛋白组分逐渐水解、污泥腐殖化程度下降,厌氧发酵过程中80℃热水解污泥达到了最大VFA产量—2474.41mg/L,其中VFA主要以乙酸和丙酸为主,热水解的温度提升可以促进长链脂肪酸向短链脂肪酸转化,因此80℃是污泥热水解最佳条件。(2)RL单因素实验表明污泥水解程度与RL浓度的添加呈显著正相关性,研究范围内RL添加量为80mg/gTS的效果最佳,SCOD的溶出量达到了 2971.1mg/L,DOC达到了731.07mg/L,污泥破解度达到8.07%。SC与SP浓度分别达到了127.11mg/L和125.81mg/L,高浓度的RL可以促进类蛋白组分的水解、降低腐殖质的芳香性、促进大分子物质的水解。RL预处理有助于污泥厌氧发酵所产VFA的累积,RL浓度为80mg/gTS时VFA的产量最大,为2699.39mg/L,所产VFA以乙酸和丙酸为主,RL浓度的升高明显提升了正丁酸的浓度。综合考虑RL投加量为80mg/gTS是污泥RL预处理最佳条件。(3)联合预处理对污泥破解有显著的协同作用,较低的温度和RL投加量的组合就可产生远大于相应单因素最优条件的破解效果。联合预处理产酸效果最优的条件是RL浓度为60mg/gTS与70℃的组合,最大产酸量为3294.96mg/L,相比于单因素条件,联合处理有利于VFA的累积,且相应产酸量都大于单因素处理,表明联合预处理可以强化污泥的发酵产酸,所有处理水平中乙酸和丙酸是构成VFA的主要成分,联合预处理可以对剩余污泥发酵产酸产生显著的强化作用。


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