剩余污泥连续流发酵产酸效果的研究

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剩余污泥发酵产酸是污泥资源化的热点之一,产生的挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acid,VFAs)能够为生物脱氮除磷系统提供外加碳源,同时也可以作为化工原料并用于工业中生产许多高附加值产品。在污泥产酸发酵的过程中的大分子有机物转化为可被利用的VFAs而不是二氧化碳,减少了对环境的危害,同时实现了污泥的减量化、资源化、无害化和稳定化的要求。本试验采用连续流反应器(CSTR),以碱性预处理技术对剩余污泥进行发酵,上清液作为连续流反应器的进水。通过改变连续流产酸工艺的进水负荷,pH值、温度、抑制剂等条件,探讨这些因素对系统运行的影响。并在连续流的条件下进行剩余污泥水解与酸化动力学的研究。首先,在系统运行温度为45℃,进水pH=7.0的条件下,分别在进水负荷(以蛋白质计)为1000mg/L和2000mg/L的条件下运行(A条件)。在此条件下,VFAs的最大产量分别为1417.8mg/L(1d)和1348.3mg/L(13d),产酸效率分别为202.5mg COD/gVS和192.6mg COD/gVS,蛋白质的平均利用率分别为54.78%和59.08%,多糖平均利用率为37.08%和41.14%。其次,在系统运行温度为35℃,进水pH=10.0的条件下,分别在进水负荷(以蛋白质计)为1000mg/L和2000mg/L的条件下运行(B条件)。在此条件下,VFAs的最大产量分别为1252.8mg/L(4.5d)和1764.1mg/L(2.5d),产酸效率分别为179.0mg COD/gVS和252.0mg COD/gVS,蛋白质的平均利用率为67.43%和56.70%。多糖的平均利用率为42.93%和49.19%。最后,研究在B条件的基础上投加抑制剂对产酸发酵的影响,其中加入0.012%氯仿(抑制产甲烷细菌的活性)和8.0g氯化钡(抑制硫酸盐还原菌的活性)(C条件)。此条件下产酸量升高,而且能够使整个发酵产酸工艺维持在稳定期。在此条件下,VFAs的最大产量分别为1939.9mg/L(3d)和2066.3mg/L(2d),产酸效率分别为277.1mg COD/gVS和295.2mg COD/gVS,蛋白质的平均利用率为56.32%和50.81%,多糖平均利用率为34.10%和38.81%。通过对剩余污泥发酵产酸的过程水解动力学的模拟,研究表明蛋白质和多糖的水解过程符合一级反应动力学规律。对剩余污泥发酵产酸动力学模型的进行了研究,试验过程中剩余污泥产酸阶段符合一级反应动力学模型。
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