【摘要】：污泥作為污水處理廠的副產(chǎn)物,產(chǎn)量隨著污水量的增加而增加。污泥含有大量有機物和微生物,容易腐化發(fā)臭,含水率高,并且難以脫水,影響人體健康。厭氧消化產(chǎn)甲烷,可以將污泥中的有機物進行利用產(chǎn)甲烷,具有一定的經(jīng)濟和環(huán)境效益。但是厭氧消化周期長,產(chǎn)甲烷量較低。葉綠素鐵鈉鹽(Sodium iron chlorophyll,SIC)結(jié)合過氧化氫(葉綠素鐵鈉鹽類芬頓體系)預(yù)調(diào)理污泥,相對于其它預(yù)調(diào)理方式,具有能耗低,不腐蝕設(shè)備,調(diào)理效果好等優(yōu)點。葉綠素鐵鈉鹽類芬頓體系對污泥絮體有很好的破解作用,釋放胞內(nèi)聚合物,可以將污泥中大分子有機物轉(zhuǎn)化為小分子有機物,提高有機物的可生物利用性,從而提高厭氧微生物對有機物的利用,縮短厭氧消化進程,提高揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量,從而提高甲烷產(chǎn)率。本論文以葉綠素鐵鈉鹽類芬頓體系調(diào)理污泥提高厭氧消化甲烷產(chǎn)率為目的,并對調(diào)理機理進行初步探討,具體研究內(nèi)容包括:(1)以溶解性多糖、溶解性蛋白質(zhì)和毛細吸水時間(capillary suction time,CST)為表征參數(shù),表征污泥在葉綠素鐵鈉鹽類芬頓體系調(diào)理后的污泥破解情況,分別探究葉綠素鐵鈉鹽、過氧化氫和調(diào)理時間對預(yù)調(diào)理效果的影響。當(dāng)H_2O_2為0.02 g/g TS;n(SIC):n(H_2O_2)=1:80;調(diào)理時間為140 min,調(diào)理后對污泥的破解效果最好,調(diào)理后污泥的CST高達730.1 s。(2)采用上步確定的最優(yōu)調(diào)理參數(shù),開展葉綠素鐵鈉鹽類芬頓體系預(yù)處理污泥后對污泥厭氧消化產(chǎn)甲烷效果的影響實驗,并對促進機理進行探討。葉綠素鐵鈉鹽類芬頓體系調(diào)理污泥,對污泥絮體破解效果好,使胞內(nèi)聚合物釋放,降解大分子有機物為可溶解性小分子有機物,提高污泥中有機物的可生物利用性,提高厭氧微生物對有機物的降解利用。殘留的葉綠素鐵鈉鹽大部分參與厭氧消化水解酸化反應(yīng),提高乙酸、丙酸等揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量,并能將揮發(fā)性脂肪酸利用進行產(chǎn)甲烷活動,提高厭氧消化產(chǎn)甲烷效率,甲烷產(chǎn)率為83.34 mL CH_4/g VS,高于原泥的53.15 mL CH_4/g VS。通過本論文的研究,優(yōu)化了污泥厭氧消化產(chǎn)甲烷工藝,探索了葉綠素鐵鈉鹽類芬頓體系調(diào)理污泥促進厭氧消化產(chǎn)甲烷的新工藝,為污泥厭氧消化產(chǎn)甲烷提供了新的預(yù)處理方式,為厭氧消化產(chǎn)甲烷大規(guī)模使用提供了新的思路。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703
【圖文】：

1.3 金屬卟啉類芬頓體系葉綠素鐵鈉鹽屬于一種過渡金屬卟啉的衍生物，是一個研究的熱點，在食品行業(yè)，環(huán)境領(lǐng)域和能源方面存在廣泛應(yīng)用。1.3.1 金屬卟啉金屬卟啉是一種廣泛存在于自然界的物質(zhì)，植物葉片中的葉綠素、維生素 B12和人體的血紅素等我們熟知的物質(zhì)都是金屬卟啉[58, 59]。這些物質(zhì)無論是對于人類自身的正常生命活動，還是對于生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展，都起著不可或缺的作用。金屬卟啉是由卟啉和過渡金屬配合的一種復(fù)合化合物，具有平面四環(huán)結(jié)構(gòu)[60]。卟啉是一類由四個吡咯類亞基的 α-碳原子通過次甲基橋（=CH-）互聯(lián)而形成的大分子雜環(huán)化合物，是卟吩的一種衍生物，主要是由卟吩上的氫被其它原子或基團取代生成，如圖 1-1 所示，卟啉的 R 和 R1 就是取代的基團。而鐵卟啉一般可以用鐵離子置換出葉綠素中間的鎂生成的[61]。其中卟吩、卟啉和金屬卟啉的結(jié)構(gòu)如下圖 1-1 所示：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文化學(xué)加工過程中很穩(wěn)定，使得葉綠素鐵鈉鹽和葉綠素銅鈉鹽可以用于食品染料行業(yè)[64]。葉綠素鐵鈉鹽是韓國和日本允許使用的食品著色劑，除肉、魚（包括鯨肉）、貝類、海帶、海藻、蔬菜、水果、豆類和茶葉外，所有食品都規(guī)定允許使用葉綠素鐵鈉鹽。可見葉綠素鐵鈉鹽和葉綠素銅鈉鹽在食品添加劑行業(yè)運用十分廣泛。除此之外，金屬卟啉在醫(yī)學(xué)和能源方面也有應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用于特定分子的跟蹤識別，也可作為藥物原材料，用于治療缺鐵性貧血，也可合成一些致癌的藥物[65]，醫(yī)學(xué)上光動力學(xué)療法是治療癌癥的一種新的手段，在一定波長的光照下，產(chǎn)生活性氧殺死腫瘤細胞[66]。

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本文編號：2732889