食品廢棄物和剩余污泥聯(lián)合發(fā)酵產(chǎn)酸耦合活性污泥合成聚羥基烷酯的研究

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時(shí)間:2019-05-20

食品廢棄物和剩余污泥聯(lián)合發(fā)酵產(chǎn)酸耦合活性污泥合成聚羥基烷酯的研究_第1頁
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1、浙江人學(xué)碩士學(xué)位論文摘要食品廢棄物和剩余污泥是最具代表性的兩種有機(jī)固體廢棄物,二者都具有較高的有機(jī)質(zhì)含量和含水率,所以在環(huán)境中極易腐敗,釋放臭氣和有毒氣體,并對(duì)地下水和土壤造成污染。食品廢棄物和剩余污泥混合發(fā)酵產(chǎn)有機(jī)性揮發(fā)酸(VFAs),為活性污泥合成聚羥基烷酯(PHA)提供廉價(jià)碳源,不但能夠?qū)崿F(xiàn)兩種固體廢棄物的資源化,還能夠大大降低PHA的生產(chǎn)成本。全文研究?jī)?nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)以食品廢棄物和剩余污泥為底物,采用半連續(xù)流加料方式,進(jìn)行有機(jī)固體廢棄物高效發(fā)酵產(chǎn)酸菌的馴化培養(yǎng)。結(jié)果表明,培養(yǎng)20天后馴化體系達(dá)到穩(wěn)

2、定,穩(wěn)定后發(fā)酵所得Vl認(rèn)s濃度為4000±150mgCOD/1,VFAs中丁酸含量最高,其次為戊酸,丙酸和乙酸含量相對(duì)較少。選取底物中食品廢棄物和剩余污泥揮發(fā)性固體(vss)tL分別為100:0,90:10,70:30,50:50,30:70,O:100,研究不同比例下發(fā)酵產(chǎn)VFAs情況。結(jié)果表明,發(fā)酵液中溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)與食品廢棄物的含量成正比,食品廢棄物和剩余污泥比例為90:10時(shí)發(fā)酵產(chǎn)VFAs量最高,100%食品廢棄物所得發(fā)酵液中NH4+.N和P043-.p濃度過低,影響了產(chǎn)VFAs微生物的活性;

3、同時(shí),不同底物比例還會(huì)影響VFAs的分布,VFAs中乙酸的百分含量隨著剩余污泥比例的增高而增高,丁酸的百分含量則是隨著底物中剩余污泥比例的增高而出現(xiàn)明顯下降。(2)利用表面響應(yīng)法(RSM),對(duì)食品廢棄物和剩余污泥混合發(fā)酵產(chǎn)VFAs的條件進(jìn)行優(yōu)化。考察了底物中食品廢棄物比例、有機(jī)負(fù)荷率(OLR)、固體停留時(shí)間(sI盯)、pH對(duì)VFAs濃度、VFAs/SCOD比的相互作用關(guān)系,以確定最優(yōu)工藝條件。優(yōu)化得到的最高VFAs濃度對(duì)應(yīng)的件為:食品廢棄物含量88.03%,SRT8.92d,OLR8.31gVSS/1d,pn值6.

4、99,實(shí)驗(yàn)值29099mg/1與預(yù)測(cè)值28000mg/1存在較好的一致性;預(yù)測(cè)得到的最高VFAs/SCOD比為92.82%,對(duì)應(yīng)的的優(yōu)化條件為食品廢棄物含量:92.12%,SRT:6.26d,OLR:4.26gVSS/!d,pH值:7.18,實(shí)驗(yàn)值89.91%與預(yù)測(cè)值92.82%存在較好的一致性。發(fā)酵所得VFAs中c偶妃奇比隨著底物中食品廢棄物比例的增大而增大,并且隨著有機(jī)負(fù)荷率OLR的增大而增大,III浙江人學(xué)碩十學(xué)位論義pH值為6.7左右時(shí)得到最小c儡/C青比。(3)以食品廢棄物和剩余污泥混合發(fā)酵產(chǎn)的VFAs為

5、底物,采用逐步增加負(fù)荷法馴化高PHA儲(chǔ)存能力活性污泥。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在3600mgCOD/l的負(fù)荷下得到最i高PHA含量為47.65%(細(xì)胞干重),在720mgCOD/l負(fù)荷條件下得到最高轉(zhuǎn)化率O.59mgCODPHA/mgCODVFAs。采用均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),在0mT,7mT,21mT磁場(chǎng)條件研究乙酸、丙酸、丁酸和戊酸與PHA成分之間的關(guān)系模型。利用SAS9.0軟件回歸得到的系列模型都具有很高的可靠性,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)值與模型預(yù)測(cè)值存在較高的一致性,被證明可以用來預(yù)測(cè)PHA組分的合成量。選擇0mT、7mT、21mT三個(gè)磁場(chǎng)條件進(jìn)

6、行活性污泥合成PHA的批式實(shí)驗(yàn)。以食品廢棄物和剩余污泥混合發(fā)酵產(chǎn)VFAs為底物合成PHA時(shí),7mT磁場(chǎng)能夠提高HB的合成量,21mT磁場(chǎng)能夠提高HV的合成量。不加磁場(chǎng)條件下最終得到的轉(zhuǎn)化率為205mgCODPHA/gVSS;7mT磁場(chǎng)條件下得到的轉(zhuǎn)化率為232mgCODPHA/gVSS,與21mT磁場(chǎng)條件下接近。以有機(jī)固體廢棄物的酸化發(fā)酵液為底物合成PHA時(shí),不同磁場(chǎng)條件下的HB、HV合成量與以分析純有機(jī)酸為底物時(shí)相比普遍增高,說明酸化發(fā)酵液中非VFAs的溶解性有機(jī)物對(duì)合成PHA也有貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞:食品廢棄物;剩余污

7、泥;揮發(fā)性有機(jī)酸;活性污泥;聚羥基烷酯IV浙江大學(xué)碩。l:學(xué)位論文AbstractFoodwasteandexcesssludgearethetwokindsofrepresentativeorganicsolidwaste,whicharethesourceofdecay,odorandtoxicgasemissionandgroundwaterandsoilcontaminationduetotheirhigh—volatilesolidsandmoisturecontent.Acidogenicferment

8、ationoffoodwasteincombinationwithexcesssludgeisanalternativestrategybecausevolatilefattyacids(VFAs)canbeharvestedandusedascarbonsourcesforpolyhydroxyalkanoates(PHA)storage.Thestrat

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