由于城市化與工業(yè)化的飛速發(fā)展,污泥的產(chǎn)量也在不斷增長,至2020年污泥的產(chǎn)量預(yù)計達到六千萬噸(80%含水率)。以剩余污泥厭氧消化水解酸化液為底物合成可生物降解的塑料——聚羥基脂肪酸酯(PHA),對實現(xiàn)剩余污泥的資源化、減量化利用,對減少PHA的生產(chǎn)成本具有重要意義。水解酸化液的產(chǎn)量及組分會受到剩余污泥的組分及水解酸化的預(yù)處理技術(shù)的影響,而PHA的合成及PHA單體組成又會受到水解酸化液組分的影響。因此,本論文探究了不同來源的污泥相互作用及生物法預(yù)處理剩余污泥對厭氧消化產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)的影響,并利用不同的條件馴化剩余污泥,探究對PHA合成效率及PHA組成的影響,為利用污泥厭氧消化生成的實際水解酸化液合成PHA奠定基礎(chǔ)。環(huán)氧丙烷(PO)皂化廢水剩余污泥與生活污泥按照不同質(zhì)量比進行混合。從厭氧消化產(chǎn)VFAs的結(jié)果可以看出只使用PO皂化廢水剩余污泥厭氧消化產(chǎn)VFAs效果最佳,第20天時,VFAs的積累量最大,約為4295.11 mg/L。在該條件下,乙酸與丙酸在VFAs中所占比例較高,占VFAs總量的比例均為40.00%左右,故兩者比例約為1:1。因此選擇PO皂化廢水剩余污泥為材料,進一步探究生物法預(yù)處理對其厭氧消化產(chǎn)VFAs產(chǎn)量及組成的影響。在60℃條件下,從PO皂化廢水剩余污泥中篩選出一株具有蛋白酶活性的菌株L30,通過形態(tài)觀察、特性研究以及16S rRNA基因測序分析,鑒定菌株L30為Bacillus tequilensis。通過對嗜熱菌預(yù)處理技術(shù)促進剩余污泥水解酸化產(chǎn)酸的性能進行研究,得出使用嗜熱菌B.tequilensis L30的菌液處理剩余污泥,產(chǎn)生的VFAs的最大值為5770.65mg/L,比對照組的最大值提高了34.66%。同時,確定了菌液的最佳投加比例為10%(V/V),VFAs濃度達到6519.04 mg/L,約為對照組的1.35倍。水解酸化液仍以乙酸和丙酸為主,比例約為1:1。分別利用兩個序批式反應(yīng)器(SBR),一個SBR裝置以乙酸鈉為唯一碳源,另一個SBR裝置以乙酸鈉:丙酸鈉為1:1配制培養(yǎng)基,剩余污泥進行馴化35天后發(fā)酵積累PHA。結(jié)果顯示,使用乙酸鈉為唯一碳源馴化后,污泥的最大PHA積累量占細胞干重的34.37%,PHA單體主要是3-羥基丁酸(3HB),占95%以上。而利用乙酸鈉與丙酸鈉馴化后剩余污泥的最大PHA積累量為細胞干重的51.23%,3-羥基戊酸(3HV)的比例增加,約占30%左右,在PHA合成最大值時,3HB和3HV按照質(zhì)量比,約為2:1。采用三代測序中的單分子實時測序(SMRT)技術(shù)分析剩余污泥馴化前后微生物群落結(jié)構(gòu)變化。在門水平上,變形菌門(Proteobacteria)在馴化前后都是污泥群落中的優(yōu)勢微生物,利用乙酸鈉馴化后的污泥(AccAS)和利用乙酸鈉和丙酸鈉馴化后的污泥(PrAccAS)該種群分別比馴化前(OriAS)提高了52.28%、55.23%,并且該種群中的多數(shù)細菌已被鑒定為能夠合成PHA。在屬水平上,顯著減少的是Tessaracoccus由馴化前的31.87%,在AccAS和PrAccAS分別減少至3.63%、1.50%。顯著提高的是假單胞菌屬(Pseudomonas)由馴化前的0.0025%,在AccAS和PrAccAS分別增加至24.35%、3.22%,另外,在PrAccAS中,優(yōu)勢屬還有Phycisphaera和固氮弧菌屬(Azoarcus),由馴化前的0.06%、未檢測到分別增加至9.32%、47.68%。這些增加的菌屬具有合成PHA的能力,而一些不能適應(yīng)馴化環(huán)境的菌屬逐漸被淘汰。本研究將為實現(xiàn)PO皂化廢水剩余污泥厭氧消化產(chǎn)酸和PHA合成組合技術(shù)提供有益參考,為降低污泥的處理成本和綜合利用工業(yè)廢水剩余污泥提供一條新途徑。
【學(xué)位單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

VFAs 轉(zhuǎn)化成 CH4與 CO2的混合氣體。圖 1 厭氧消化過程示意圖1.2.2 剩余污泥厭氧消化產(chǎn)酸的影響因素剩余污泥厭氧發(fā)酵生成的 VFAs 是由六個或者更少的碳原子組成的短鏈脂肪酸。溫度、pH、保留時間、有機負荷率（OLR）等對污泥厭氧發(fā)酵生成的 VFAs 的濃度及組成有很大影響。1.2.2.1 溫度溫度對厭氧消化底物中組分的物化特性有重要影響，還能影響微生物的生長速率與代謝，從而使反應(yīng)器中的種群動態(tài)發(fā)生變化[8]。將溫度范圍可以劃分為嗜冷（4~20oC）、嗜溫（20~50oC）、嗜熱（50~60oC）和嗜高溫（60~80oC）。Yuan 等人[9]研究表明在24.6oC 條件下 VFAs 最高產(chǎn)量為 2154 mg/L，而在嗜冷范圍 14oC 和 4oC 條件下 VFAs產(chǎn)量分別為 1449 mg/L 和 782 mg/L，在這三種不同溫度下產(chǎn)生的 VFAs 的組成并沒有顯著的變化。Liu 等人[10]發(fā)現(xiàn)，在最佳 pH 下總 VFAs 的積累在嗜熱（55oC）條件下最高，是嗜溫（35oC）條件下的 2.15 倍，是嗜高溫（70oC）條件下 VFAs 積累量的 1.12 倍，可以看出，在嗜熱條件下水解產(chǎn)物能更有效的轉(zhuǎn)化為 VFAs。另外

濟南大學(xué)碩士學(xué)位論文量分析，各種酸色譜標準曲線如表 2.3。表 2.3 揮發(fā)性脂肪酸標準品的標準曲線VFAs 標準曲線 相關(guān)系數(shù) R2甲酸 Y=12.774X-0.2354 0.9999乙酸 Y=8.2454X-0.0376 0.9998丙酸 Y=7.8164X-0.0730 1.0000異丁酸 Y=10.112X-0.1982 0.9997正丁酸 Y=6.8909X-0.1448 0.9993異戊酸 Y=8.2160X-1.6084 0.9999正戊酸 Y=6.8068X-0.0050 0.9998

圖 2.2 可溶性蛋白質(zhì)濃度變化解酸化過程中可溶性碳水化合物的濃度變化如圖 2.3 所示。由圖的污泥中，可溶性碳水化合物的濃度整體上呈上升趨勢。其中，碳水化合物濃度逐漸升高，在第 18 天達到最大值 130.81 mg/L；增加幅度較大，隨后濃度緩慢增加并略有波動，在發(fā)酵結(jié)束時濃、1:1、2:3、1:4 與生活污泥原樣中可溶性碳水化合物的濃度增長最大值，分別為 21.40 mg/L、22.46 mg/L、22.90 mg/L、21.96 mg/L、工業(yè)污泥與生活不同質(zhì)量進行混合后并沒有促進可溶性碳水化合泥原樣水解酸化后可溶性碳水化合物的濃度較高，最大值為生活解過程釋放的可溶性碳水化合物有利于酸化過程中 VFAs 的積累。

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳超;袁建偉;張曉;任冰潔;劉建強;;剩余污泥重金屬污染去除研究進展[J];資源節(jié)約與環(huán)保;2017年08期

2 覃銀紅;易艷;王蘭亭;陳嬌;袁媛;袁基剛;謝燕華;施國中;;剩余污泥發(fā)酵沼渣成分分析及脫水性能研究[J];環(huán)境污染與防治;2016年08期

3 高玉千;續(xù)釗;李鳳娟;徐淑霞;張世敏;趙繼紅;吳坤;;黃孢原毛平革菌在城市剩余污泥中的培養(yǎng)條件優(yōu)化研究[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2012年02期

4 王怡;曲鵬程;鄭淑健;彭黨聰;;除磷系統(tǒng)剩余污泥中營養(yǎng)元素的快速釋放及回收[J];中國給水排水;2012年11期

5 ;臭氧消除剩余污泥新技術(shù)[J];化工環(huán)保;2000年04期

6 潼元男;孔慶瑾;;鐵鹽對分析剩余污泥餅中鎘的干擾及其去除[J];國外環(huán)境科學(xué)技術(shù);1986年01期

7 王汝梅;;利用電子束照射處理污水[J];國外核新聞;1988年12期

8 Hidetoshi Matsuyama;李文忠;;用富集培養(yǎng)法進行剩余污泥的嗜冷甲烷發(fā)酵[J];國外環(huán)境科學(xué)技術(shù);1988年05期

9 鄒喬敏;;一種不排剩余污泥的高效生物處理法[J];上海環(huán)境科學(xué);1988年06期

10 李成濤;崔倩;陳娜;潘國軍;趙蔚檸;;嗜熱微生物促進剩余污泥減量降解工藝優(yōu)化[J];陜西科技大學(xué)學(xué)報;2019年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 由美雁;張秀秀;沈陽;朱彤;;超聲破解剩余污泥的化學(xué)效應(yīng)研究[A];2017中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會科學(xué)與技術(shù)年會論文集（第二卷）[C];2017年

2 梁英;郭萌瑾;王慶宏;陳春茂;;含油剩余污泥的水解酸化實驗研究[A];2016中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（第三卷）[C];2016年

3 張秀秀;由美雁;沈陽;朱彤;;超聲破解剩余污泥的熱效應(yīng)研究[A];2017中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會科學(xué)與技術(shù)年會論文集（第二卷）[C];2017年

4 仇少靜;張艷萍;秦清;;剩余污泥貯存聚羥基鏈烷酸酯的工藝優(yōu)化[A];2013年水資源生態(tài)保護與水污染控制研討會論文集[C];2013年

5 周邦智;呂昕;騰曉旭;;電動力學(xué)方法去除剩余污泥中鉛影響因素研究[A];2014中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（第八、九章）[C];2014年

6 陳國煒;俞漢青;;城市污水處理廠剩余污泥解偶聯(lián)減量技術(shù)[A];循環(huán)經(jīng)濟理論與實踐——長三角循環(huán)經(jīng)濟論壇暨2006年安徽博士科技論壇論文集[C];2006年

7 黃誠;劉聰聰;李立松;孫秀云;王連軍;;亞硝酸鹽預(yù)處理促進剩余污泥水解的研究[A];2015年中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2015年

8 張s

本文編號：2822223