食品廢棄物和剩余污泥聯(lián)合發(fā)酵產(chǎn)酸耦合活性污泥合成聚羥基烷酯的研究.pdf

1、食品廢棄物和剩余污泥是最具代表性的兩種有機(jī)固體廢棄物，二者都具有較高的有機(jī)質(zhì)含量和含水率，所以在環(huán)境中極易腐敗，釋放臭氣和有毒氣體，并對(duì)地下水和土壤造成污染。食品廢棄物和剩余污泥混合發(fā)酵產(chǎn)有機(jī)性揮發(fā)酸(VFAs)，為活性污泥合成聚羥基烷酯(PHA)提供廉價(jià)碳源，不但能夠?qū)崿F(xiàn)兩種固體廢棄物的資源化，還能夠大大降低PHA的生產(chǎn)成本。全文研究內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　 (1)以食品廢棄物和剩余污泥為底物，采用半連續(xù)流加料方式，進(jìn)行有機(jī)

2、固體廢棄物高效發(fā)酵產(chǎn)酸菌的馴化培養(yǎng)。結(jié)果表明，培養(yǎng)20天后馴化體系達(dá)到穩(wěn)定，穩(wěn)定后發(fā)酵所得VFAs濃度為4000±150 mg COD/1，VFAs中丁酸含量最高，其次為戊酸，丙酸和乙酸含量相對(duì)較少。
　　 選取底物中食品廢棄物和剩余污泥揮發(fā)性固體(1VSS)比分別為100：0，90：10，70：30，50：50，30：70，0：100，研究不同比例下發(fā)酵產(chǎn)VFAs情況。結(jié)果表明，發(fā)酵液中溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)與食品廢棄物

3、的含量成正比，食品廢棄物和剩余污泥比例為90：10時(shí)發(fā)酵產(chǎn)VFAs量最高，100％食品廢棄物所得發(fā)酵液中NH4+-N和PO43-P濃度過低，影響了產(chǎn)VFAs微生物的活性；同時(shí)，不同底物比例還會(huì)影響VFAs的分布，VFAs中乙酸的百分含量隨著剩余污泥比例的增高而增高，丁酸的百分含量則是隨著底物中剩余污泥比例的增高而出現(xiàn)明顯下降。
　　 (2)利用表面響應(yīng)法(RSM)，對(duì)食品廢棄物和剩余污泥混合發(fā)酵產(chǎn)VFAs的條件進(jìn)行優(yōu)化?？疾炝说?/p>

4、物中食品廢棄物比例、有機(jī)負(fù)荷率(OLR)、固體停留時(shí)間(SRT)、pH對(duì)VFAs濃度、VFAs/SCOD比的相互作用關(guān)系，以確定最優(yōu)工藝條件。優(yōu)化得到的最高VFAs濃度對(duì)應(yīng)的件為：食品廢棄物含量88.03％，SRT8.92 d，OLR8.31 gVSS/1d，pH值6.99，實(shí)驗(yàn)值29099 mg/l與預(yù)測(cè)值28000 mg/l存在較好的一致性；預(yù)測(cè)得到的最高VFAs/SCOD比為92.82％，對(duì)應(yīng)的的優(yōu)化條件為食品廢棄物含量：92.1

5、2％，SRT：6.26 d，OL，R：4.26 gVSS/1d，pH值：7.18，實(shí)驗(yàn)值89.91％與預(yù)測(cè)值92.82％存在較好的一致性。發(fā)酵所得VFAs中C偶/C奇比隨著底物中食品廢棄物比例的增大而增大，并且隨著有機(jī)負(fù)荷率OLR的增大而增大，pH值為6.7左右時(shí)得到最小C偶/C奇比。
　　 (3)以食品廢棄物和剩余污泥混合發(fā)酵產(chǎn)的VFAs為底物，采用逐步增加負(fù)荷法馴化高PHA儲(chǔ)存能力活性污泥。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在3600mgCOD/1

6、的負(fù)荷下得到最高PHA含量為47.65％(細(xì)胞干重)，在720mgCOD/1負(fù)荷條件下得到最高轉(zhuǎn)化率0.59mgCODPHA/mgCODVFAs。
　　 采用均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在0 mT，7 mT，21 mT磁場(chǎng)條件研究乙酸、丙酸、丁酸和戊酸與PHA成分之間的關(guān)系模型。利用SAS9.0軟件回歸得到的系列模型都具有很高的可靠性，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)值與模型預(yù)測(cè)值存在較高的一致性，被證明可以用來預(yù)測(cè)PHA組分的合成量。
　　 選擇0 mT、

7、7 mT、21 mT三個(gè)磁場(chǎng)條件進(jìn)行活性污泥合成PHA的批式實(shí)驗(yàn)。以食品廢棄物和剩余污泥混合發(fā)酵產(chǎn)VFAs為底物合成PHA時(shí)，7 mT磁場(chǎng)能夠提高HB的合成量，21 mT磁場(chǎng)能夠提高HV的合成量。不加磁場(chǎng)條件下最終得到的轉(zhuǎn)化率為205 mgCODPHA/gVSS；7 mT磁場(chǎng)條件下得到的轉(zhuǎn)化率為232mg CODPHA/gVSS，與21 mT磁場(chǎng)條件下接近。以有機(jī)固體廢棄物的酸化發(fā)酵液為底物合成PHA時(shí)，不同磁場(chǎng)條件下的HB、HV合成量