醇醚糖苷促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的研究

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1、學(xué)校代碼10530學(xué)號(hào)201510151598分類號(hào)X703密級(jí)公開碩士學(xué)位論文醇醚糖苷促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的研究學(xué)位申請人羅薇指導(dǎo)教師戴友芝教授戴陳躍輝講師學(xué)院名稱環(huán)境與資源學(xué)院學(xué)科專業(yè)環(huán)境科學(xué)與工程環(huán)研究方向清潔生產(chǎn)與資源化清二Ο一八年六月AlkylEthoxyPolyglycosideIncreasesVolatileFattyAcidsProductionforExcessSludgeAnaerobicFermentationCandidateLuoWeiSupervisorandRankProfessorDaiYouzhi1LecturerChe

2、nYuehui1CollegeCollegeofEnvironmentandResource1ProgramEnvironmentalScienceandEngineering1SpecializationCleanerProductionandResourceRecovery1DegreeMasterofEngineering1UniversityXiangtanUniversity1DateJune,2018摘要隨著我國城鎮(zhèn)污水處理廠的不斷增加，大量的剩余污泥隨之產(chǎn)生，若其處理處置不當(dāng)，會(huì)對(duì)人類健康和環(huán)境安全造成巨大危害。因此，綠色、高效地處理剩余污泥，是

3、實(shí)現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化的重要途徑。剩余污泥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)，采用厭氧發(fā)酵獲得揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）是實(shí)現(xiàn)污泥減量化處理和資源化利用的重要方式。為了提高剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的效率，常采用熱、超聲、微波、酸堿、表面活性劑和生物酶等技術(shù)手段，其中添加表面活性劑具有效果顯著、適用性好等優(yōu)點(diǎn)并受到了廣泛關(guān)注。尤其是生物表面活性劑具有生物可降解性、對(duì)環(huán)境友好、無毒等特點(diǎn)，近年來成為剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文研究了一種新型綠色表面活性劑醇醚糖苷（AEG）對(duì)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的促進(jìn)作用，并探討了其作用機(jī)制，主要取得了以下的研究成果及結(jié)論

4、：（1）確定了AEG促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的性能。通過對(duì)AEG投加量、發(fā)酵溫度和初始pH等三個(gè)關(guān)鍵因素的優(yōu)化，研究了AEG促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的效果。當(dāng)AEG的投加量為0.4g/gTSS、發(fā)酵溫度為35℃和初始pH=10時(shí)，僅發(fā)酵3天，VFAs的濃度可達(dá)到3302.87±45.8mgCOD/L，是空白組（未添加AEG）的8.55倍，且組分以乙酸和丙酸為主。（2）采用熱堿預(yù)處理強(qiáng)化了AEG促進(jìn)剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的效果。熱堿預(yù)處理可促進(jìn)剩余污泥中固體顆粒有機(jī)物的溶出，使得溶解性蛋白質(zhì)和碳水化合物明顯增加，有利于剩余污泥后續(xù)的厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸。剩余污泥在T=70℃，

5、pH=8和t=1h的條件下經(jīng)熱堿預(yù)處理完后，按投加量為0.4gAEG/gTSS加入AEG，在35℃溫度下進(jìn)行厭氧發(fā)酵，3天后VFAs濃度為3480.67±55.8mgCOD/L，其主要成分為乙酸。與未經(jīng)熱堿預(yù)處理相比，VFAs的產(chǎn)量提高了613.96mgCOD/L，顯著提高了剩余污泥的產(chǎn)酸效果。（3）探討了AEG促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的作用機(jī)制。基于厭氧發(fā)酵三階段理論，分析了AEG在不同的發(fā)酵階段所起的促進(jìn)作用。在水解階段，AEG使反應(yīng)器中的牛血清白蛋白和葡聚糖的降解率明顯提高，蛋白酶和α-葡萄糖苷酶活性分別是空白組的1.96倍和2.25倍，Zeta電位數(shù)值

6、從21.4±0.5mV降為11.15±0.5mV，表明AEG的存在促進(jìn)了發(fā)酵液中溶解性有機(jī)物的水解，使水解效率大大提高。在酸化階段，AEG使反應(yīng)器中的L-丙氨酸和葡萄糖的降解率顯著提高，說明AEG能通過增強(qiáng)微生物對(duì)小分子有機(jī)物（如氨基酸和單糖）的直接利用來提高VFAs的產(chǎn)量。在產(chǎn)甲烷階段，由于AEG的存在使得乙酸鈉的降解速度變慢，說明AEG對(duì)剩余污泥中產(chǎn)甲烷菌的活性具有抑制作用?？梢?，AEGI能夠促進(jìn)發(fā)酵液中溶解態(tài)大分子有機(jī)物（如蛋白質(zhì)和碳水化合物）的水解以及小分子有機(jī)物（如氨基酸和單糖）的酸化降解，并抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，從而使VFAs得到大量積累。采用三維熒

7、光光譜定性分析了溶解性有機(jī)物組分的變化，闡明了發(fā)酵過程中AEG對(duì)剩余污泥中有機(jī)質(zhì)的增溶作用。添加AEG后，發(fā)酵液中溶解性有機(jī)物（尤其是類蛋白質(zhì)和類腐殖酸物質(zhì)）的熒光強(qiáng)度大幅增強(qiáng)，表明在厭氧發(fā)酵過程中AEG促進(jìn)了剩余污泥中有機(jī)質(zhì)的溶出，有利于后續(xù)的厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸過程?；诟咄拷沽姿釡y序分析，揭示了AEG對(duì)發(fā)酵過程中微生物群落結(jié)構(gòu)變化影響。添加AEG后，與碳水化合物和乳酸水解發(fā)酵產(chǎn)生乙酸、丙酸和丁酸有關(guān)的Megasphaera菌和Clostridium菌所占比例均顯著提高，而發(fā)酵過程中VFAs主要的消耗者——Proteobacteria所占比例則明顯下降，表明在剩

8、余污泥厭氧發(fā)酵過程中，AEG的加入可顯