本文關(guān)鍵詞：木瓜蛋白酶脅迫剩余污泥厭氧發(fā)酵制氫效能研究

  更多相關(guān)文章： 剩余污泥 木瓜蛋白酶 預(yù)處理 乙醇型發(fā)酵 制氫

【摘要】：氫氣被視為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?但其生產(chǎn)過程一直伴隨著高成本或者高能耗,為了尋求低成本、高效、高純度的氫氣制取方法,人們將目光聚焦到了生物制氫。生物制氫是產(chǎn)氫細菌利用自身的生理代謝特性,通過發(fā)酵作用分解有機質(zhì)并產(chǎn)生分子氫的過程。剩余污泥是城市污廢水采用生物活性污泥法處理的產(chǎn)物,富含各種有機質(zhì),將這些有機質(zhì)通過厭氧發(fā)酵轉(zhuǎn)化為氫氣是解決剩余污泥的有效途徑,同時也可獲得清潔能源。剩余污泥含有大量有機質(zhì),但這些有機質(zhì)主要集中在微生物細胞內(nèi),難以被微生物吸收利用。為了促進剩余污泥水解,本課題研究了木瓜蛋白酶預(yù)處理剩余污泥技術(shù),探究木瓜蛋白酶水解剩余污泥的最佳反應(yīng)條件。接著以預(yù)處理后剩余污泥作為基質(zhì),考察了厭氧發(fā)酵對剩余污泥性能的影響,并評價了木瓜蛋白酶預(yù)處理對剩余污泥乙醇型發(fā)酵制氫的意義。試驗研究表明:(1)通過對木瓜蛋白酶水解條件優(yōu)化,最終得出木瓜蛋白酶水解剩余污泥的最佳反應(yīng)條件為:酶濃度7.5mg/L、反應(yīng)溫度72.5℃、反應(yīng)時間5min。該條件下剩余污泥SCOD/TCOD值為59.9%,較原泥提高了31.8%,COD溶解度為90%。(2)經(jīng)木瓜蛋白酶處理后剩余污泥性能改善,微生物細胞壁在一定程度上也被溶解。預(yù)處理過的剩余污泥厭氧消化形成的發(fā)酵系統(tǒng)更穩(wěn)定,對p H變化有著更強的平衡調(diào)節(jié)能力,并且產(chǎn)氣速率和產(chǎn)氫純度都有所提高。(3)剩余污泥中氨氮含量與木瓜蛋白酶作用時間關(guān)系緊密,作用時間越長,污泥中氨氮增加量越高;污泥中多糖含量隨著酶投加量的增加而顯著增長,但是由微生物細胞內(nèi)多糖物質(zhì)釋放引起的;在適宜的木瓜蛋白酶濃度條件下,污泥中長鏈脂肪酸可被氧化成短鏈脂肪酸。(4)剩余污泥厭氧發(fā)酵反應(yīng)器運行期間,系統(tǒng)COD去除率表現(xiàn)為先小幅下降后逐步上升,最后趨于穩(wěn)定。系統(tǒng)運行成熟后,COD去除率也基本穩(wěn)定,試驗組COD去除率為31%~34%,對照組為26%~32%。(5)反應(yīng)器運行期間,系統(tǒng)氧化還原電位連續(xù)下降,直至第50d才逐漸穩(wěn)定,約為-230mv;隨著反應(yīng)器的運行,系統(tǒng)內(nèi)VFA含量快速增加,試驗組在第35d時達到最大值,約為1913mg/L,對照組在第50d時達到峰值1466 mg/L;反應(yīng)器培養(yǎng)運行過程中系統(tǒng)出水p H值都呈下降趨勢,直至穩(wěn)定在4.45左右,表現(xiàn)為乙醇型發(fā)酵特征。(6)反應(yīng)器運行初期,系統(tǒng)產(chǎn)氣量很低,氫氣含量也幾乎為零。隨著反應(yīng)器的運行,試驗組產(chǎn)氣速率在第44d達到最大值3405m L/d,而對照組直至第50d才達到最大值2945m L/d,且普遍低于試驗組日產(chǎn)氣量。隨著反應(yīng)器繼續(xù)運行,系統(tǒng)產(chǎn)氣速率和氫氣純度趨于穩(wěn)定,試驗組產(chǎn)氣速率約為3300m L/d,氫氣純度47%,對照組產(chǎn)氣速率為2900m L/d,氫氣純度44%。
【關(guān)鍵詞】：剩余污泥 木瓜蛋白酶 預(yù)處理 乙醇型發(fā)酵 制氫
【學(xué)位授予單位】：吉林建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 第1章 緒論14-20
• 1.1 課題研究背景14-15
• 1.2 城市剩余污泥概況15-18
• 1.2.1 剩余污泥種類與特性15-17
• 1.2.2 剩余污泥主要處置方式17-18
• 1.3 課題研究目的和意義18-19
• 1.4 課題研究內(nèi)容19-20
• 第2章 剩余污泥厭氧發(fā)酵制氫20-29
• 2.1 氫氣主要制取方法20-23
• 2.1.1 水電解制氫20-21
• 2.1.2 天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫21-22
• 2.1.3 生物法制氫22-23
• 2.2 污泥厭氧消化機理23-24
• 2.3 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫機理24-26
• 2.4 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫類型26-27
• 2.5 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫影響因素27-29
• 第3章 外加酶預(yù)處理剩余污泥研究進展29-35
• 3.1 剩余污泥預(yù)處理意義29
• 3.2 剩余污泥主要預(yù)處理方法29-30
• 3.3 外加酶預(yù)處理剩余污泥30-35
• 3.3.1 酶水解污泥作用機理30-31
• 3.3.2 酶水解污泥影響因素31-32
• 3.3.3 酶處理剩余污泥研究現(xiàn)狀32-35
• 第4章 木瓜蛋白酶對剩余污泥預(yù)處理效能研究35-51
• 4.1 材料與方法35-38
• 4.1.1 試驗污泥和酶35-36
• 4.1.2 試驗方法36-37
• 4.1.3 分析指標及方法37-38
• 4.2 試驗儀器設(shè)備38-39
• 4.3 結(jié)果與分析39-46
• 4.3.1 酶預(yù)處理對剩余污泥SCOD、TCOD濃度影響39-40
• 4.3.2 酶預(yù)處理對剩余污泥性能影響40-42
• 4.3.3 酶預(yù)處理對剩余污泥氨氮的影響42-43
• 4.3.4 酶預(yù)處理對剩余污泥蛋白質(zhì)的影響43-44
• 4.3.5 酶預(yù)處理對剩余污泥多糖的影響44-45
• 4.3.6 酶預(yù)處理對剩余污泥VFA的影響45-46
• 4.4 木瓜蛋白酶脅迫剩余污泥水解優(yōu)化46-49
• 4.4.1 試驗污泥和酶46-47
• 4.4.2 試驗方法47-48
• 4.4.3 分析指標及方法48
• 4.4.4 試驗儀器設(shè)備48
• 4.4.5 酶優(yōu)化預(yù)處理對剩余污泥的影響48-49
• 4.5 本章小結(jié)49-51
• 第5章 剩余污泥厭氧發(fā)酵制氫效能研究51-62
• 5.1 材料與方法51-54
• 5.1.1 發(fā)酵污泥性質(zhì)51-52
• 5.1.2 試驗方法52-53
• 5.1.3 分析指標及方法53-54
• 5.2 剩余污泥乙醇型發(fā)酵培養(yǎng)54
• 5.3 試驗儀器設(shè)備54-55
• 5.4 結(jié)果與分析55-60
• 5.4.1 進出水pH值變化55-56
• 5.4.2 出水VFA濃度變化56-57
• 5.4.3 產(chǎn)氣速率及氫氣純度57-58
• 5.4.4 剩余污泥COD去除率58-59
• 5.4.5 出水ORP變化59-60
• 5.4.6 出水氨氮含量變化60
• 5.5 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-65
• 參考文獻65-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-73
• 致謝73

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