论文部分内容阅读
随着生物脱氮工艺的广泛应用,发展行之有效的低碳源化污水处理技术成为环境领域亟待解决的问题,同时,随着污泥总量的快速增加,将污泥中廉价有机物转化为高附加值的生物化学品,是实现污泥资源化、减量化和无害化处理的新途径。本研究利用游离氨(FA)作为预处理方式提高污泥厌氧发酵产酸量,详细研究如下:首先,研究优化游离氨预处理时间和浓度。结果表明,优化的游离氨预处理时间为3天。当176.5 mgFA/L预处理污泥厌氧发酵第8天时,发酵系统中产生的最大挥发性短链脂肪酸量是267.3 mg COD/g VSS。同时,分析第8天挥发性短链脂肪酸中的六种酸得出,乙酸是主导酸,该现象有利于提高生物脱氮的效果。然后,分析游离氨作为预处理方式对厌氧发酵的溶出阶段、水解阶段、乙酸化阶段、同型产乙酸阶段和产甲烷阶段的影响。结果表明,在176.5 mg/L游离氨预处理2 h时,发酵液中LDH的释放量达到119%;在10h时,相对于空白对照组,发酵液中有机物不仅荧光强度增强而且发生了蓝移;同时,发酵液中的活细胞所占比是66.7%,低于空白组的90.8%。由此证实游离氨加速污泥絮体中胞外聚合物和细胞被膜的破损,利于细胞膜的损坏,促使释放更多有机物,为后续厌氧发酵产酸提供丰富的物质基础。但是,游离氨的毒害作用也抑制了厌氧发酵的水解、酸化、同型产乙酸和产甲烷阶段,实验结果表明,游离氨对产甲烷阶段的抑制程度大于水解、酸化和同型产乙酸阶段。因此,恰好揭示了游离氨作为预处理方式提高剩余污泥厌氧发酵产酸量的机理。最后,探究了 FA预处理促进产酸的意义,不仅可以用于提高污水处理厂生物脱氮的效果,还可以作为生物塑料的原材料。本论文针对缺乏碳源的一类污水处理厂提出新的污水处理厂运行模式,即在传统的污水处理工艺基础之上加入FA预处理技术。结果表明,相对于传统的污水处理厂运行模式,该模式每年可节省约170万美元(处理量为105 m3/day)。因此,该研究不仅为游离氨对剩余污泥厌氧发酵的影响打下科学基础,也为未来能源投入低的可持续性污水处理厂的运行提供了技术支持。