本文關(guān)鍵詞：剩余污泥高溫厭氧產(chǎn)酸與生物可降解塑料合成的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文以實(shí)現(xiàn)市政污水處理廠剩余污泥的減量化和資源化為目標(biāo),通過(guò)小試與中試試驗(yàn),對(duì)剩余污泥厭氧產(chǎn)酸過(guò)程生產(chǎn)揮發(fā)性有機(jī)酸(VFAs)和篩選馴化以上述VFAs為原料的合成生物可降解塑料——聚羥基脂肪酸酯(PHAs)菌群進(jìn)行了深入研究。在剩余污泥厭氧水解酸化的研究中,全面對(duì)比了中溫和高溫厭氧產(chǎn)酸的優(yōu)劣,揭示了厭氧水解酸化過(guò)程中大分子有機(jī)物降解的規(guī)律與特點(diǎn),明確了高溫厭氧發(fā)酵的優(yōu)勢(shì),并獲得了相關(guān)最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)。隨后,運(yùn)用碳穩(wěn)定同位素法對(duì)碳水化合物和蛋白質(zhì)厭氧產(chǎn)酸種類(lèi)進(jìn)行了定性識(shí)別以及產(chǎn)生各類(lèi)VFAs貢獻(xiàn)率的研究。針對(duì)PHAs合成過(guò)程對(duì)VFAs濃度和種類(lèi)的不同要求,提出了相應(yīng)的調(diào)控策略以滿(mǎn)足定向生產(chǎn)VFAs的需求。采用454焦磷酸測(cè)序分析厭氧水解酸化過(guò)程中微生物群落結(jié)構(gòu)的變化,結(jié)果表明:中溫和高溫微生物群落存在顯著差異,參與中溫發(fā)酵產(chǎn)酸的微生物不具備明顯的特征性,其菌屬結(jié)構(gòu)與原始污泥(即未進(jìn)行厭氧水解污泥)的相似性較高;而高溫發(fā)酵可以形成具有自身特色的優(yōu)勢(shì)菌群,這些特有優(yōu)勢(shì)菌群的存在是其產(chǎn)生更多VFAs的原因。采用冗余分析(RDA)考察環(huán)境因子對(duì)生物群落的影響,發(fā)現(xiàn)正丁酸(n-HBu)、水力停留時(shí)間(HRT)和反應(yīng)溫度(T)對(duì)菌群結(jié)構(gòu)影響最為顯著。通過(guò)調(diào)節(jié)T、HRT和FVFAs負(fù)荷三個(gè)參數(shù),可使得反應(yīng)器內(nèi)富集大量產(chǎn)VFAs菌,以及特有的嗜溫發(fā)酵菌,同時(shí)破壞污泥絮體原有結(jié)構(gòu)并改善污泥脫水性能。利用低碳氮比培養(yǎng)基在好氧瞬時(shí)供料(ADF)模式下獲得最高PHAs積累率(w PHA)的菌群M150。試驗(yàn)結(jié)果表明該菌群利用污泥水解液在小試和中試獲得的最大w PHA分別為23.47%和59.46%。鑒于w PHA不適于評(píng)估有限碳源下的PHAs合成過(guò)程,提出了更全面的以PHAs合成速率(υPHA)和PHAs產(chǎn)率系數(shù)(YPHA/SCOD)共同作為PHAs合成效果評(píng)估條件的方法。污泥厭氧產(chǎn)酸與PHAs合成組合技術(shù)可降低污泥處理成本。
【關(guān)鍵詞】：高溫厭氧水解酸化(TAHA) 剩余污泥(WAS) 揮發(fā)性有機(jī)酸(VFAs) 聚羥基脂肪酸酯(PHAs) PHAs合成速率(υPHA)
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TQ320.7;X703
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第1章 引言10-23
• 1.1 選題背景10-11
• 1.2 剩余污泥厭氧水解酸化技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 剩余污泥厭氧水解酸化原理11-12
• 1.2.2 剩余污泥厭氧水解酸化過(guò)程的影響因素12-17
• 1.3 利用“廢棄碳源”合成PHAs國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1 微生物合成PHAs主要途徑17-18
• 1.3.2“廢棄碳源”合成PHAs現(xiàn)狀18-20
• 1.4 剩余污泥高溫厭氧產(chǎn)酸與PHAs合成組合技術(shù)尚需完善的工作20
• 1.5 研究目的、研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線20-22
• 1.5.1 研究目的20-21
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.6 技術(shù)路線22-23
• 第2章 試驗(yàn)裝置和檢測(cè)方法23-35
• 2.1 試驗(yàn)裝置23-26
• 2.1.1 污泥水解小試反應(yīng)器23
• 2.1.2 污泥水解中試反應(yīng)器23-24
• 2.1.3 PHAs合成中試裝置24-26
• 2.2 污泥來(lái)源26
• 2.3 檢測(cè)項(xiàng)目及其分析方法26-35
• 2.3.1 蛋白質(zhì)、腐殖酸、碳水化合物和脂肪的測(cè)定26-28
• 2.3.2 揮發(fā)性有機(jī)酸（ VFAs）的測(cè)定28-30
• 2.3.3 生物氣測(cè)定30-31
• 2.3.4 污泥粒徑分布31
• 2.3.5 穩(wěn)定同位素碳13檢測(cè)31
• 2.3.6 PHAs的測(cè)定[82, 83]31-33
• 2.3.7 菌體干重濃度 (CDW)33
• 2.3.8 厭氧微生物群落結(jié)構(gòu)測(cè)定33
• 2.3.9 纖維素酶活性測(cè)定33
• 2.3.10 金屬離子測(cè)定33
• 2.3.11 其它檢測(cè)項(xiàng)目及其分析方法33-35
• 第3章 剩余污泥厭氧水解酸化小試研究35-71
• 3.1 厭氧產(chǎn)酸反應(yīng)最優(yōu)條件的篩選35-44
• 3.1.1 試驗(yàn)用泥特性35-36
• 3.1.2 試驗(yàn)方法36
• 3.1.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析36-44
• 3.2 高溫厭氧水解酸化優(yōu)勢(shì)分析44-56
• 3.2.1 試驗(yàn)用泥特性44-45
• 3.2.2 試驗(yàn)裝置與方法45
• 3.2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析45-56
• 3.3 生物產(chǎn)酸潛能試驗(yàn) (BAP)與穩(wěn)定同位素示蹤試驗(yàn)56-66
• 3.3.1 試驗(yàn)用泥特性56
• 3.3.2 試驗(yàn)裝置與方法56-58
• 3.3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析58-66
• 3.4 高溫厭氧連續(xù)試驗(yàn)66-69
• 3.4.1 試驗(yàn)用泥特性66
• 3.4.2 試驗(yàn)方法66
• 3.4.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析66-69
• 3.5 本章小結(jié)69-71
• 第4章 剩余污泥厭氧產(chǎn)酸中試與強(qiáng)化技術(shù)研究71-100
• 4.1 剩余污泥厭氧水解酸化中試研究71-80
• 4.1.1 中試試驗(yàn)介紹71-72
• 4.1.2 水解酸化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)研究—— CFD模擬72-75
• 4.1.3 試驗(yàn)用泥特性75-76
• 4.1.4 高溫厭氧水解產(chǎn)酸中試運(yùn)行結(jié)果76-80
• 4.2 厭氧水解酸化動(dòng)力學(xué)分析與調(diào)控策略80-86
• 4.2.1 厭氧水解酸化動(dòng)力學(xué)分析80-84
• 4.2.2 厭氧水解酸化調(diào)控策略84-86
• 4.3 強(qiáng)化厭氧產(chǎn)酸技術(shù)研究86-98
• 4.3.1 試驗(yàn)用泥特性86-87
• 4.3.2 試驗(yàn)裝置與方法87-88
• 4.3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析88-98
• 4.4 本章小結(jié)98-100
• 第5章 厭氧產(chǎn)酸微生物群落結(jié)構(gòu)分析100-130
• 5.1 材料與方法100-102
• 5.1.1 污泥樣品來(lái)源100-101
• 5.1.2 DNA的提取和純化101-102
• 5.1.3 PCR擴(kuò)增102
• 5.1.4 454焦磷酸高通量測(cè)序102
• 5.1.5 454焦磷酸高通量測(cè)序結(jié)果篩選102
• 5.2 測(cè)序結(jié)果102-108
• 5.2.1 DNA提取與純化結(jié)果102-103
• 5.2.2 PCR擴(kuò)增結(jié)果103-104
• 5.2.3 稀釋性曲線分析104-105
• 5.2.4 多樣性指數(shù)分析105-107
• 5.2.5 OTU分布VENN分析107-108
• 5.3 厭氧產(chǎn)酸群落多樣性分析108-129
• 5.3.1 間歇運(yùn)行過(guò)程的厭氧群落多樣性變化108-114
• 5.3.2 連續(xù)運(yùn)行過(guò)程的厭氧群落多樣性變化114-119
• 5.3.3 外加碳源試驗(yàn)中厭氧群落多樣性變化119-120
• 5.3.4 厭氧菌屬與環(huán)境因子的相關(guān)性分析120-122
• 5.3.5 厭氧菌屬熱圖分析122-126
• 5.3.6 不同厭氧水解酸化調(diào)控策略下的菌群結(jié)構(gòu)特征126-129
• 5.4 本章小結(jié)129-130
• 第6章 混合菌群合成生物可降解塑料的研究130-155
• 6.1 混合菌群合成PHAs的小試研究130-144
• 6.1.1 低碳氮比培養(yǎng)基中混合菌群的篩選與馴化130-134
• 6.1.2 混合菌群利用小試產(chǎn)生的水解液進(jìn)行PHAs合成134-139
• 6.1.3 混合菌群利用培養(yǎng)基和水解液合成PHAs的差異性分析139-144
• 6.2 M150混合菌群合成PHAs中試研究144-151
• 6.2.1 M150混合菌群擴(kuò)增試驗(yàn)144-146
• 6.2.2 中試合成PHAs146-151
• 6.3 估算預(yù)期經(jīng)濟(jì)收益151-154
• 6.3.1 PHAs年產(chǎn)值151-153
• 6.3.2 節(jié)約污泥處理費(fèi)153-154
• 6.4 本章小結(jié)154-155
• 第7章 結(jié)論與建議155-158
• 7.1 結(jié)論155-157
• 7.2 建議157-158
• 參考文獻(xiàn)158-174
• 致謝174-176
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果176-177

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 范昕建,黃安華,朱淑媛,楊洪,楊澤蓉;離子色譜法鑒定厭氧菌[J];華西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào);1990年01期

2 周衛(wèi)紅;許勇;方夏虹;;生物化學(xué)在一碳化學(xué)中的應(yīng)用 Ⅰ.厭氧菌作用下的二氧化碳還原[J];天然氣化工(C1化學(xué)與化工);1991年05期

3 李中春;;厭氧菌的危害[J];紙和造紙;1993年02期

4 楊華,葉虎年,童敏,李柱;色譜/紅外光譜法聯(lián)用鑒定厭氧菌[J];華中理工大學(xué)學(xué)報(bào);1992年05期

5 張旭東;加強(qiáng)厭氧菌管理,提高產(chǎn)品質(zhì)量[J];釀酒科技;2000年03期

6 吳麗云;啤酒生產(chǎn)過(guò)程中厭氧菌的控制[J];福建輕紡;2003年09期

7 黃忠梅;黃玲;;番茄醬中厭氧菌/兼性厭氧菌的鑒定結(jié)果分析[J];新疆農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年05期

8 白田;;生物沼氣厭氧廢水的處理[J];生物技術(shù)通報(bào);1985年02期

9 陳立茵,周方,朱厚礎(chǔ);氣相色譜檢出和鑒定厭氧菌方法的改進(jìn)[J];微生物學(xué)通報(bào);1993年01期

10 譚鐵鵬;廢水的低溫厭氧及低溫固化技術(shù)[J];新疆環(huán)境保護(hù);1994年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 王玨;夏涵;王豐;王云霞;羅陽(yáng);黃慶;張立群;張波;黃君富;府偉靈;;應(yīng)用表面等離子體共振生物傳感器快速檢測(cè)厭氧菌的研究[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第九次全國(guó)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨中國(guó)醫(yī)院協(xié)會(huì)臨床檢驗(yàn)管理專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第六屆全國(guó)臨床檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室管理學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2011年

2 王天廣;馬同森;王新海;;厭氧條件下活性紅KE-3B的脫色研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第2分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

3 李蘭娟;;微生態(tài)學(xué)與感染[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第七次全國(guó)感染病學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2001年

4 王敬強(qiáng);趙彩鳳;薛艷芬;趙康;陳希曙;邵建敏;殷劍寧;馬延和;劉斯奇;;騰沖嗜熱厭氧菌溫度相關(guān)的差異蛋白質(zhì)組學(xué)分析[A];中國(guó)蛋白質(zhì)組學(xué)首屆學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2003年

5 張博芬;朱曉敏;劉文新;;胃癌及癌旁組織與無(wú)芽胞厭氧菌相關(guān)性研究[A];2006中國(guó)微生物學(xué)會(huì)第九次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2006年

6 趙守亮;史俊南;肖明振;;3種口腔厭氧菌莢膜高效液相色譜特性比較[A];全國(guó)第四次牙體牙髓病學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];1995年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 記者 劉軍;研究證明大蒜可滅口腔厭氧菌[N];新華每日電訊;2002年

2 魏開(kāi)敏;婦產(chǎn)科感染性疾病的抗菌藥選擇[N];中國(guó)醫(yī)藥報(bào);2002年

3 張延芳;治口臭驗(yàn)方[N];醫(yī)藥養(yǎng)生保健報(bào);2004年

4 張磊;北京開(kāi)設(shè)首家“口氣”門(mén)診[N];科技日?qǐng)?bào);2009年

5 江蘇 副主任醫(yī)師 徐棟華;燙傷后要不要打破傷風(fēng)針[N];家庭醫(yī)生報(bào);2005年

6 廣州市微生物研究所 姚朔影 夏楓耿;展望雙歧桿菌的開(kāi)發(fā)前景[N];中國(guó)食品質(zhì)量報(bào);2004年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 倪龍興;口腔厭氧菌膜泡的提取、生物學(xué)活性和酶動(dòng)力學(xué)比較分析以及胰酶樣蛋白酶的純化研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);1993年

2 周蕾;厭氧烴降解產(chǎn)甲烷菌系的組成及其代謝產(chǎn)物的特征[D];華東理工大學(xué);2012年

3 熊惠磊;剩余污泥高溫厭氧產(chǎn)酸與生物可降解塑料合成的研究[D];清華大學(xué);2015年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 張佩蘭;厭氧生物除磷及其微生物種群結(jié)構(gòu)特性的研究[D];廣州大學(xué);2011年

2 李偉;厭氧烴降解體系中微生物群落組成及功能基因[D];華東理工大學(xué);2012年

3 甘如海;畜禽糞便厭氧干發(fā)酵處理攪拌反應(yīng)器的研究設(shè)計(jì)[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年

4 劉艷娟;厭氧好氧法處理豆沙餡廢水試驗(yàn)研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2006年

5 黃曉燕;珠江沉積物甲烷厭氧氧化菌群群落結(jié)構(gòu)研究[D];華南理工大學(xué);2015年

6 楊金龍;瘤胃厭氧真菌的篩選、誘變及發(fā)酵麩皮的研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

7 方連峰;醌化合物催化強(qiáng)化偶氮染料生物脫色研究[D];大連理工大學(xué);2007年

8 時(shí)勝男;真菌和細(xì)菌協(xié)同脫色偶氮染料及其脫色特性研究[D];遼寧師范大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：剩余污泥高溫厭氧產(chǎn)酸與生物可降解塑料合成的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：382128