市政污泥两相耦合工艺厌氧发酵定向产乙酸的研究

论文摘要

本论文研究了产氢产酸/同型产乙酸两相耦合工艺厌氧发酵市政污泥生产乙酸的过程,通过同型产乙酸菌的耗氢产乙酸作用解除产氢产酸过程中的氢抑制,强化乙酸生产。全文的研究内容包括如下:(1)采取产氢产酸/同型产乙酸两相耦合工艺厌氧发酵市政污泥,并与非耦合系统进行比较,实验条件下,产氢产酸相乙酸最高浓度达到4.27 g/L,同型产乙酸相乙酸最高浓度则为1.07 g/L,乙酸产率和VFA产率分别达到0.42 g/ gVS和0.69 g/ gVS,与非耦合系统相比,分别提高了61.5%和53.3%。污泥经热碱法预处理之后再厌氧发酵,能更有效地产酸,与不经过预处理的污泥原液发酵相比,前者的产氢产酸相乙酸浓度比后者提高了2.9倍。(2)采用产氢产酸/同型产乙酸两相耦合系统分别与不排气以及间歇性排气的两套对照系统进行产酸比较。耦合系统的乙酸转化率比两个对照系统分别高出31.3%和13.5%。产氢产酸/同型产乙酸耦合系统对乙酸生产的强化可归因于同型产乙酸作用、产氢产酸相产物抑制的解除以及对底物降解的强化。(3)采用pH调控的方法对耦合系统厌氧发酵效果进行了研究。当维持系统中pH为碱性时(pH=10.0),乙酸最终浓度可达7.42 g/L,与不调控pH的原耦合系统相比提高了44.6%,乙酸对VS的转化率达0.46 g/ gVS,比不调节pH时提高了27.8%。产氢产酸相乙酸最终可占总VFA的68.1%,比不调pH有大幅度提高。(4)分批补料技术可防止发酵初期产氢产酸相的有机负荷过高,同时减轻产耗氢不平衡程度,厌氧发酵18天后,分批补料1、2产氢产酸相乙酸浓度分别可达8.02 g/L和7.56 g/L。总VFA分别可达11.52 g/L和11.43 g/L。同型产乙酸相的乙酸浓度达1.76 g/L和1.45 g/L,比原耦合系统分别提高了50%和24%。分批补料1、2中SCOD对乙酸的转化率分别为0.44和0.37,比原耦合系统分别提高了29.4%和8.8%。

论文目录

• 目录
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 我国市政污泥处理处置现状及存在问题
• 1.1.1 我国市政污泥处理处置现状
• 1.1.2 目前存在的问题
• 1.2 市政污泥厌氧发酵定向产酸的国内外研究进展
• 1.3 本论文的研究内容、目的和意义
• 1.3.1 目前厌氧产酸研究中存在的不足
• 1.3.2 本论文的主要研究内容、研究目的与意义
• 第二章 产氢产酸/同型产乙酸两相耦合工艺厌氧发酵市政污泥生产乙酸的研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 污泥来源
• 2.2.2 污泥预处理
• 2.2.3 种泥驯化及活化
• 2.2.4 实验装置
• 2.2.5 分析方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 SCOD 的变化
• 2.3.2 产氢产酸相中乙酸及总VFA 的变化
• 2.3.3 预处理液耦合系统与原液耦合系统H 相产酸比较
• 2.3.4 乙酸构成比的变化
• 2.3.5 PH 的变化
• 2.3.6 乙酸转化率比较
• 2.4 本章结论
• 第三章 产氢产酸相氢抑制的解除对两相耦合工艺厌氧发酵产酸的影响
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 污泥来源及前处理
• 3.2.2 实验系统
• 3.2.3 分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 厌氧发酵过程中PH 的变化
• 3.3.2 产氢产酸相中乙酸及VFA 构成比的变化
• 3.3.3 耦合系统同型产乙酸相产酸的变化
• 3.3.4 乙酸转化率比较
• 3.3.5 耦合系统同型乙酸化作用及产氢产酸相连续排气效应
• 3.3.6 氢抑制的解除对产氢产酸相SCOD 降解的强化作用
• 3.4 本章结论
• 第四章 PH 调控对产氢产酸/同型产乙酸耦合系统污泥发酵产乙酸的影响
• 4.1 引言
• 4.2 材料和方法
• 4.2.1 污泥来源及前处理
• 4.2.2 实验系统
• 4.2.3 分析方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 厌氧发酵过程中PH 的调控及变化
• 4.3.2 乙酸及总VFA 的变化
• 4.3.3 PH 调控对乙酸构成比及乙酸转化率的影响
• 4.3.4 PH 调控对两套耦合系统SCOD 变化的影响
• 4.4 本章结论
• 第五章 分批补料提高两相耦合系统污泥发酵产乙酸效果的研究
• 5.1 引言
• 5.2 材料和方法
• 5.2.1 污泥来源及前处理
• 5.2.2 实验系统
• 5.2.3 分析方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 厌氧发酵过程中SCOD 的变化
• 5.3.2 乙酸的变化
• 5.3.3 总VFA 构成的变化
• 5.3.4 分批补料的发酵方式对SCOD 降解转化的影响
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录: 作者在攻读硕士学位期间取得的学术成果