【摘要】：厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFAs是有機(jī)固廢資源化的熱點(diǎn)之一,產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)可用于生物脫氮除磷的外加碳源,也可作為化工材料的合成原料用于工業(yè)生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。然而,對于將有機(jī)固廢經(jīng)預(yù)處理后采用連續(xù)流工藝進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)偶數(shù)碳VFAs的研究尚少。本文通過探索連續(xù)厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFAs系統(tǒng)控制策略研究,揭示HRT、溫度及進(jìn)水負(fù)荷對VFAs產(chǎn)量和組分的影響,考察高氨氮對偶數(shù)碳VFAs積累的抑制問題,同時,為了更好地解析發(fā)酵產(chǎn)酸過程,應(yīng)用了微生物群落分析方法,為花生渣有機(jī)固廢再利用,及連續(xù)厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFAs工藝的發(fā)展提供參考。在連續(xù)流模式下,采用堿性發(fā)酵的方式啟動CSTR反應(yīng)器,研究了HRT、溫度及進(jìn)水負(fù)荷對花生渣厭氧發(fā)酵VFAs的影響,考察了發(fā)酵過程中溶解性蛋白質(zhì)、糖原、氮磷溶出、VFAs產(chǎn)量及單酸組分等指標(biāo)的變化。結(jié)果表明,堿性發(fā)酵能夠抑制產(chǎn)甲烷菌活性,提高花生渣底物水解效率,且能夠增強(qiáng)產(chǎn)酸細(xì)菌對氨氮毒性的耐受性,有利于VFAs的積累;花生渣內(nèi)主要有機(jī)質(zhì)為蛋白質(zhì)及糖原,工況條件的改變對蛋白質(zhì)的降解影響明顯,對糖原影響較小,其降解率均高于90%;在HRT=6d、T=35℃及進(jìn)水負(fù)荷(以COD計(jì))工況條件下,花生渣產(chǎn)VFAs效果最佳,其TVFAs濃度為17422~17567mg/L,其中乙酸占比高達(dá)82.74~83.37%,偶數(shù)碳酸占比91.66~92.4%,且工況條件的改變,不能影響其發(fā)酵產(chǎn)酸類型,均以偶數(shù)碳酸發(fā)酵為主導(dǎo);高濃度氨氮對VFAs積累的抑制閥值為2129.02mg/L。結(jié)合靜態(tài)批次試驗(yàn),研究了花生渣與果蔬皮混合發(fā)酵最佳C/N,在連續(xù)流模式下,考察混合發(fā)酵高濃度氨氮對偶數(shù)碳VFAs積累的抑制效應(yīng)。結(jié)果表明,混合發(fā)酵能夠緩解高濃度氨氮對偶數(shù)碳VFAs的抑制作用;在C/N為56/1條件下,氨氮含量最低,產(chǎn)酸效果最好,偶數(shù)碳VFAs產(chǎn)量能維持在14000~14089mg/L。通過對各階段在門、綱、屬三個層次上的微生物多樣性進(jìn)行分析得出,各工況控制條件改變均會影響微生物的多樣性及屬間菌種的演替;堿性發(fā)酵降低了產(chǎn)甲烷菌豐度,增加系統(tǒng)內(nèi)水解細(xì)菌的多樣性,其中與水解有關(guān)的厚壁菌門(Firmicutes)含量升高,豐度高達(dá)90%,更有利于水解與產(chǎn)酸過程的發(fā)生;與產(chǎn)酸有關(guān)的耐鹽耐熱菌屬(Anaerosalibacter)、Caldicoprobacter菌屬及Ignatzschineria菌屬等均有所增加。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X792
【圖文】：

酵產(chǎn)酸系統(tǒng)的影響，通過分析CSTR反應(yīng)器出水中溶解性蛋白質(zhì)、糖原、TP及氨氮、VFAs等指標(biāo)考察各工藝參數(shù)對產(chǎn)酸系統(tǒng)的影響，從而確定最佳產(chǎn)酸工藝控制參數(shù)。（2）研究以花生渣為底物進(jìn)行連續(xù)流發(fā)酵產(chǎn)酸過程中所產(chǎn)生的高濃度氨氮對VFA積累的抑制問題，采用花生渣與果蔬皮混合發(fā)酵批次試驗(yàn)，通過分析發(fā)酵液中的溶解性蛋白質(zhì)、糖原、TP及氨氮、VFAs等篩選出最佳混合C/N。（3）在最佳工況控制條件下，考察CSTR連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)酸系統(tǒng)內(nèi)花生渣與果蔬皮混合發(fā)酵氨氮濃度對VFAs的抑制問題，通過分析CSTR反應(yīng)器出水中溶解性蛋白質(zhì)、糖原、TP及氨氮、VFAs等指標(biāo)考察混合發(fā)酵對產(chǎn)酸系統(tǒng)的影響。（4）通過分析CSTR連續(xù)流產(chǎn)酸系統(tǒng)在各工況條件下，微生物種類及數(shù)量的變化情況，探究微生物與厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFAs之間的關(guān)系。1.5.3技術(shù)路線

第二章試驗(yàn)材料與裝置2.1 試驗(yàn)材料與裝置試驗(yàn)材料本試驗(yàn)所用花生渣取自于廣州某榨油廠，先將取回的片狀花生渣放置于屋頂暴曬48小時，為除去試驗(yàn)材料內(nèi)殘余水分及避免有毒有害病原菌感染，再將曬干后的片狀花生渣通過食物攪拌機(jī)粉碎后過篩（0.4mm孔徑），保證試驗(yàn)材料初始性質(zhì)一致，最后將粉末狀花生渣放置于干燥皿內(nèi)保存?zhèn)溆�。試�?yàn)材料基本特性見表2-1。表2-1發(fā)酵底物基本特性Table 2-1 Basic properties of fermentation substrates物質(zhì)TS(%) VS(%/TSg) TOC(mg/g) TN(mg/g) C/N花生渣99.2 91.76 242.71 37.68 6.4/1.1.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 夏元亮;劉程;呂丹;鄧恩龍;;有機(jī)負(fù)荷對餐廚單相厭氧消化產(chǎn)甲烷的影響[J];環(huán)境衛(wèi)生工程;2014年06期

2 劉只欣;;氣相色譜法測定污水厭氧消化過程產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸[J];中國給水排水;2014年24期

3 杜麗芳;王燕;廖新O

本文編號：2737226