【摘要】：目前城市污水廠剩余污泥厭氧發(fā)酵液資源化利用是環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點問題之一,剩余污泥發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的有機(jī)物(如蛋白質(zhì),糖類,揮發(fā)性脂肪酸)以及氨氮和正磷酸鹽。發(fā)酵液中獲得的VFA可作為城市污水廠生物反硝化脫氮的碳源,然而發(fā)酵液中含有高濃度的氮磷,若不去除直接投加到污水處理構(gòu)筑物,會增大污水處理負(fù)荷,影響生物脫氮效率。因此本文通過對發(fā)酵液中氮磷進(jìn)行回收以及將VFA作為污水處理反硝化碳源,從而實現(xiàn)發(fā)酵液的資源化利用。首先,本實驗采用蔗糖模擬廢水來研究有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過程,研究有機(jī)負(fù)荷沖擊下對厭氧產(chǎn)甲烷過程VFA積累的影響,并結(jié)合平行因子法對厭氧產(chǎn)甲烷發(fā)酵液光譜進(jìn)行解析,確定有機(jī)負(fù)荷沖擊下發(fā)酵液中熒光物質(zhì)的變化以及VFA的積累情況。結(jié)果表明:正常運行狀態(tài)下反應(yīng)器的熒光物質(zhì)為蛋白質(zhì)、輔酶NADH、輔酶F420。當(dāng)反應(yīng)器的底物濃度突然增加時,反應(yīng)器出水的熒光光譜亦發(fā)生改變,輔酶F420熒光強(qiáng)度顯著降低,反應(yīng)器出水中的熒光組分以色氨酸、酪氨酸和輔酶NADH為主,表明產(chǎn)甲烷反應(yīng)受到了抑制。底物濃度增加后,反應(yīng)器出水的COD和殘余底物的蔗糖濃度先顯著增加后逐漸減少,VFA濃度先增加后趨于平穩(wěn),穩(wěn)定后反應(yīng)器的VFA濃度維持在360mg/L左右。原因是反應(yīng)器受到外界沖擊負(fù)荷的影響,產(chǎn)甲烷過程受到抑制,無法將COD和VFA降解,待抑制解除后產(chǎn)甲烷能力恢復(fù),COD濃度和糖的濃度減少,VFA濃度趨于平穩(wěn)。其次,通過比較加堿和未加堿條件,對剩余污泥發(fā)酵過程中細(xì)胞物質(zhì)的釋放特性進(jìn)行表征,同時將發(fā)酵產(chǎn)物中氮磷以鳥糞石形式進(jìn)行回收,研究pH、P/N、Mg/P對鳥糞石形成的影響,確定最佳的工藝條件。結(jié)果發(fā)現(xiàn):堿性剩余污泥發(fā)酵過程中釋放的有機(jī)物明顯高于未加堿條件下的剩余污泥厭氧發(fā)酵釋放的有機(jī)物,且兩反應(yīng)器發(fā)酵液的VFA濃度分別在第6d和第7d達(dá)到最大值,最大值分別為470mg/L和248mg/L,因此生物反硝化實驗可選擇第6d發(fā)酵液作為生物反硝化脫氮碳源。氮磷回收實驗中,當(dāng)p H=10,P/N=1.1,Mg/P=1.5;此時同時回收氮磷效率相對較高,氮和磷的回收率分別為94.3%和88.1%,88.0%和78.0%,89.9%和78.2%。堿性剩余污泥發(fā)酵液氮磷回收后,其發(fā)酵液的性質(zhì)與厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器發(fā)酵液性質(zhì)基本相似,因此以鳥糞石形式回收氮磷后可作為外加碳源投加到氧化溝反應(yīng)器。最后,通過添加不同種類的碳源(葡萄糖和發(fā)酵液)與未加碳源時(空白組)作比較,研究反應(yīng)器氮和COD的變化來確定選擇既經(jīng)濟(jì)又有效的外加碳源,并對不同工況下反應(yīng)器運行狀態(tài)進(jìn)行光譜表征。結(jié)果表明:添加外加碳源氧化溝工藝脫氮效果比空白對照組脫氮效果明顯提高,其中TN去除率平均為85.0%,較空白組提高27.1%。不同外加碳源比較,相同濃度下投加剩余污泥發(fā)酵液比葡萄糖作為外加碳源脫氮效果好,其中發(fā)酵液為碳源時TN的平均去除率比葡萄糖作為碳源,TN去除率提高7.2%。當(dāng)發(fā)酵液濃度COD為150mg/L,反應(yīng)器的脫氮效率和COD去除率均較高,此時TN和COD的去除率為82.8%和89.4%。與空白對照組相比,添加適量的外加碳源后,出水熒光峰沒有發(fā)生改變,熒光強(qiáng)度基本與空白對照組相似,說明明添加一定量的反硝化外加碳源后,出水有機(jī)物濃度并沒有明顯的提高,有機(jī)物的去除率沒有受到明顯影響。
[Abstract]:At present, the utilization of anaerobic fermentation broth from municipal wastewater treatment plant is one of the hotspots in environmental research. A large number of organic compounds (such as proteins, carbohydrates, volatile fatty acids) and ammonia nitrogen and orthophosphate are produced during the fermentation of excess sludge. However, the fermentation broth contains a high concentration of nitrogen and phosphorus. If the nitrogen and phosphorus are not removed and directly added to the sewage treatment structure, the sewage treatment load will be increased and the biological nitrogen removal efficiency will be affected. Sucrose simulated wastewater was used to study the anaerobic fermentation process of organic matter. The effect of organic loading on VFA accumulation in anaerobic methanogenic process was studied. The spectra of anaerobic methanogenic fermentation broth were analyzed by parallel factor method to determine the fluorescent substances and VFA accumulation in the fermentation broth under organic loading. The results showed that the fluorescent substances of the reactor were protein, coenzyme NADH and coenzyme F420. When the substrate concentration of the reactor suddenly increased, the fluorescence spectra of the effluent of the reactor also changed. The fluorescence intensity of coenzyme F420 decreased significantly. The main fluorescent components in the effluent of the reactor were tryptophan, tyrosine and coenzyme NADH, indicating the production of tryptophan, tyrosine and coenz With the increase of substrate concentration, COD and sucrose concentration of the effluent increased significantly first and then decreased gradually, VFA concentration increased first and then stabilized. After stabilization, the VFA concentration of the reactor was maintained at about 360mg/L. COD and VFA could not be degraded. After the inhibition was removed, the methanogenesis ability was restored, the concentration of COD and sugar decreased, and the concentration of VFA tended to be stable. Secondly, the release characteristics of cell substances during the fermentation of excess sludge were characterized by comparing the alkali and non-alkali conditions, and the nitrogen and phosphorus in the fermentation products were recovered in the form of bird manure. The effects of pH, P/N, Mg/P on the formation of bird manure stone were studied, and the optimum technological conditions were determined. In the experiment of nitrogen and phosphorus recovery, when p H=10, P/N=1.1 and Mg/P=1.5, the efficiency of nitrogen and phosphorus recovery was relatively high, and the recovery rates of nitrogen and phosphorus were 94.3% and 88.1%, 88.0% and 78.0%, 89.9% and 78.2% respectively. After recovery, the properties of the fermentation broth are similar to those of the anaerobic methanogenic reactor, so nitrogen and phosphorus can be recovered in the form of bird manure and added to the oxidation ditch reactor as an additional carbon source. The results showed that the denitrification effect of adding carbon source oxidation ditch process was significantly higher than that of blank control group, and the TN removal rate was 85.0% on average, 27.1% higher than that of blank control group. Compared with glucose as carbon source, the removal rate of TN was 7.2% higher when the fermentation broth was used as carbon source. When the concentration of COD was 150 mg/L, the removal efficiency of nitrogen and COD were both higher, and the removal rate of TN and COD was 82. 8% and 89.4%. Compared with the blank control group, the fluorescence peak of effluent did not change after adding appropriate amount of carbon source, and the fluorescence intensity was similar to the blank control group. It showed that the organic matter concentration of effluent did not increase significantly after adding a certain amount of denitrification and carbon source, and the removal rate of organic matter was not affected significantly.
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703

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本文編號：2208906