發(fā)布時(shí)間：2020-07-11 13:55

【摘要】：污泥蛋白質(zhì)回收已成為市政污泥資源化的有效途徑之一,研究其提取殘液的產(chǎn)沼氣強(qiáng)化技術(shù)不僅可助力市政污泥蛋白質(zhì)提取技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)程,也可為化工、食品行業(yè)高硫酸根和高碳氮比廢水的厭氧生物處理提供有益參考。本研究以含硫酸鹽、高碳氮比的市政污泥蛋白質(zhì)提取殘液為研究對象,研究鐵及螯合劑添加強(qiáng)化其厭氧產(chǎn)沼氣的效果,優(yōu)化添加種類及劑量,并通過產(chǎn)沼氣過程中關(guān)鍵酶活性、COD去除、硫酸鹽還原、微量金屬元素形態(tài)等的變化研究,初步分析強(qiáng)化機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:(1)熱堿水解殘?jiān)奶砑涌商岣叩鞍踪|(zhì)提取殘液的初始pH,進(jìn)而促進(jìn)體系的產(chǎn)沼氣過程,并且在一定濃度范圍內(nèi),累積產(chǎn)氣率隨著熱堿水解殘?jiān)砑恿康纳叨黾�。�?dāng)添加30%(wt)熱堿水解殘?jiān)鼤r(shí),體系初始pH為7.6,累積產(chǎn)氣率較高,達(dá)87.6 mL/gCOD,產(chǎn)氣速率也較大,達(dá)6.3 mL/(gCOD·d)。同時(shí),COD去除率升高到63.1%,而硫酸根去除率則降低到66.16%。利用蛋白質(zhì)提取殘液厭氧產(chǎn)沼氣是可行的。(2)適量添加鐵及其螯合劑可顯著促進(jìn)高碳氮比、含硫酸根的蛋白質(zhì)提取殘液的產(chǎn)沼氣過程。當(dāng)添加40 mg/L Fe~0時(shí),累積產(chǎn)氣率最高,達(dá)177.7 mL/gCOD。當(dāng)添加20 mg/L Fe~(2+)時(shí),累積產(chǎn)氣率最高,達(dá)156.2 mL/gCOD。在此基礎(chǔ)上繼續(xù)提高添加量,體系產(chǎn)沼氣效果不升反降。10μmol/L NTA最經(jīng)濟(jì)有效,累積產(chǎn)氣率達(dá)150.4mL/gCOD。當(dāng)同時(shí)添加10μmol/L NTA和40 mg/L Fe~0時(shí),累積產(chǎn)氣率則進(jìn)一步升高到195.5 mL/gCOD,此時(shí),COD去除率最高,達(dá)73.29%,硫酸鹽還原抑制效果液最為明顯,硫酸根去除率僅為19.47%。(3)與體系產(chǎn)氣率及底物降解率的變化趨勢一致,鐵及其螯合劑的添加使得厭氧過程相關(guān)酶活性顯著提高,硫酸鹽還原菌相關(guān)酶亞硫酸鹽還原酶活性顯著降低。與空白對照組相比,當(dāng)添加10μmol/L NTA+40 mg/L Fe~0時(shí),產(chǎn)甲烷菌相關(guān)酶β-葡萄糖苷酶、BAA-蛋白水解酶、乙酸激酶、磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶、氫化酶和輔酶F_(420)活性分別提高了2.53、0.46、1.62、2、4.16、4倍,亞硫酸鹽還原酶活性降低了2.10倍。鐵及其螯合劑的添加在促進(jìn)產(chǎn)沼氣的同時(shí),提高了底物的降解率,且其促進(jìn)效果與產(chǎn)氣率的變化趨勢一致,多糖的降解率始終高于蛋白質(zhì)。(4)鐵及其螯合劑對體系水解酸化過程具有顯著促進(jìn)作用,添加10μmol/L NTA+40mg/L Fe~0對體系水解酸化的促進(jìn)效果最好,這與鐵及其螯合劑對體系最終蛋白質(zhì)、多糖降解率和累積產(chǎn)氣率變化一致。鐵及其螯合劑的添加使得在反應(yīng)第6天,揮發(fā)性脂肪酸含量顯著提升,這說明體系酸化過程得到強(qiáng)化,丁酸、戊酸等有機(jī)酸濃度顯著降低,乙酸、丙酸等有機(jī)酸濃度顯著提升,乙酸濃度的提升效果尤為明顯。當(dāng)添加10μmol/L NTA+40 mg/L Fe~0后,乙酸濃度最高,達(dá)0.50 g/L,與空白對照組相比,提升了4倍。此外鐵及其螯合劑的添加使得體系ORP顯著降低。其中,添加40 mg/L Fe~0最低,達(dá)㧟343 mV。脫氫酶出現(xiàn)峰值的時(shí)間提前到第4天,當(dāng)添加40 mg/L Fe~0后,體系第4天脫氫酶活性最高,達(dá)310.88 U/gVSS,提升了256.22%。產(chǎn)期高峰提前,為6~8天,當(dāng)添加40 mg/L Fe~0、10μmol/L NTA+40 mg/L Fe~0的實(shí)驗(yàn)組在第4天就達(dá)到較高的產(chǎn)氣率,分別為23.1和19.3 m L/gCOD,相比于空白對照組,提升了77.69%和48.46%。在空白對照組的厭氧污泥中,Fe主要以可交換態(tài)、硫化物態(tài)、剩余態(tài)存在。鐵及其螯合劑的添加使得微量元素由不穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2750496