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市政污泥半连续两相耦合厌氧发酵产乙酸工艺条件研究
作 者: 扶郡
导 师: 陈坚
学 校: 江南大学
专 业: 环境工程
关键词: 半连续 产氢产酸/同型产乙酸 两相耦合工艺 市政污泥 厌氧发酵 产乙酸
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
本论文研究了市政污泥通过产氢产酸/同型产乙酸两相耦合工艺厌氧半连续发酵生产乙酸的工艺条件,通过同型产乙酸菌的耗氢产乙酸作用解除产氢产酸过程中的氢抑制,强化乙酸生产。全文的研究内容如下:(1)污泥采用半连续耦合系统与序批式耦合系统厌氧发酵产乙酸相比,更有利于乙酸和总VFA的积累。半连续耦合系统乙酸和总酸的总产量分别为21.67 g和39.71 g是序批式发酵的1.36倍和2.01倍。(2)首先研究了在碱性pH,污泥停留时间(SRT)为10d条件下,污泥浓度对耦合系统半连续发酵产乙酸的影响。结果表明:污泥的水解效率随污泥浓度的增加而减少,但是SCOD浓度随着污泥浓度的增加而增加。随着污泥浓度的增加,A相乙酸和总酸的产率都成下降趋势。当污泥浓度为30 gVS/L时,A相乙酸和总酸每日产率达到最大分别为0.123 g/gVS和0.205 g/gVS。随着污泥浓度的增加,A相气体的产量增加,同样的H相乙酸积累也随之增加,当污泥浓度为60 gVS/L寸,气体的日产量达1.61 L,H相乙酸累积也达到最大为1.63g/L。(3)其次研究了在碱性pH,污泥浓度为60g/L时,SRT对耦合系统半连续发酵生产乙酸的影响。结果表明,在确定的SRT条件下,A相中SCOD浓度保持相对的稳定。而SCOD的浓度随着SRT的增大而增加。A相乙酸和总VFA浓度随着SRT的增加而增加。随着SRT的增加,乙酸含量增加而丙酸含量减少,但其它的VFAs含量基本维持稳定。此外H相乙酸的积累随着A相SRT的增大而增加。(4)碱性pH(pH=10.0)和添加BES都能促进A相乙酸的积累,提高乙酸的产率,同时碱性pH比添加BES更有利于污泥的水解。当两种调控方法结合使用时,污泥的水解效率,A相乙酸和TVFA产率都达到最大值,分别为:63.11%.0.27g/gVS、0.40g/gVS;碱性pH和添加BES都非常有效的抑制了甲烷的生产。碱性pH有利于氢气生产(最高达16.96ml/gVS),但是抑制了二氧化碳生产和释放,对H相乙酸的积累非常不利。因此当两种调控方法结合使用时,H相乙酸对整个系统的贡献率仅为7.5%,比中性条件下低的多(最高达31.7%),但是中性条件下整个系统乙酸日产量(0.99g/d)却远低于两种调控方法结合使用时乙酸日产量(3.67g/d)。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-6 目录 6-8 第一章 绪论 8-15 1.1 研究背景和意义 8-9 1.1.1 研究背景 8 1.1.2 研究意义 8-9 1.2 污泥厌氧发酵产酸的原理和主要微生物 9-11 1.2.1 污泥厌氧发酵产酸的原理 9-10 1.2.2 污泥厌氧发酵产酸的微生物 10-11 1.3 污泥厌氧发酵产酸国内外研究进展及存在问题 11-14 1.3.1 污泥厌氧发酵产酸国内外研究进展 11-12 1.3.2 目前污泥厌氧发酵产酸存在的问题 12-13 1.3.3 两相耦合定向产乙酸工艺的提出和研究进展 13-14 1.4 本论文的主要研究内容 14-15 第二章 两相耦合系统半连续发酵市政污泥产酸研究 15-22 2.1 前言 15 2.2 材料与方法 15-18 2.2.1 污泥的来源及性质 15 2.2.2 种泥的驯化 15-16 2.2.3 发酵试验装置 16 2.2.4 实验方案及运行条件 16 2.2.5 分析方法 16-17 2.2.6 数据计算方法 17-18 2.3 结果与讨论 18-21 2.3.1 产氢产乙酸相中SCOD浓度变化情况 18-19 2.3.2 产氢产乙酸相中乙酸及总VFA的变化 19-20 2.3.3 VFAs的组份变化 20-21 2.3.4 序批式发酵和半连续发酵耦合系统H相产乙酸的比较 21 2.4 本章结论 21-22 第三章 污泥浓度对耦合系统半连续发酵产乙酸的影响 22-29 3.1 前言 22 3.2 材料与方法 22-23 3.2.1 污泥的来源及性质 22 3.2.2 种泥的驯化 22 3.2.3 发酵试验装置 22 3.2.4 实验方案及运行条件 22 3.2.5 分析方法 22-23 3.3 结果与讨论 23-28 3.3.1 污泥浓度条件下污泥的水解 23-24 3.3.2 产氢产乙酸相中乙酸及总VFA产率及组成的变化 24-26 3.3.3 污泥浓度对产氢产乙酸相产气的影响 26 3.3.4 污泥浓度对同型产乙酸相定向产乙酸的影响 26-27 3.3.5 不同污泥浓度条件下耦合系统乙酸产量比较 27-28 3.4 本章结论 28-29 第四章 污泥停留时间对耦合系统半连续发酵产乙酸的影响 29-36 4.1 前言 29 4.2 材料与方法 29-30 4.2.1 污泥的来源及性质 29 4.2.2 种泥的驯化 29 4.2.3 发酵试验装置 29 4.2.4 实验方案及运行条件 29 4.2.5 分析方法 29-30 4.3 结果与讨论 30-34 4.3.1 污泥停留时间(SRT)对污泥的水解的影响 30 4.3.2 SRT对产氢产乙酸相乙酸和总酸浓度的影响 30-31 4.3.3 SRT对产氢产乙酸相VFAs组成及产量的影响 31-32 4.3.4 SRT对A相产气的影响 32-33 4.3.5 SRT对同型产乙酸相乙酸积累的影响 33-34 4.4 本章结论 34-36 第五章 pH值和产甲烷抑制剂调控对耦合系统半连续发酵产乙酸的影响 36-43 5.1 前言 36 5.2 材料与方法 36-37 5.2.1 污泥的来源及性质 36 5.2.2 种泥的驯化 36 5.2.3 发酵试验装置 36 5.2.4 实验方案及运行条件 36-37 5.2.5 分析方法 37 5.3 结果与讨论 37-42 5.3.1 pH调控和添加BES对剩余污泥水解的影响 37-38 5.3.2 pH调控和添加BES对A相乙酸产率及VFAs组成的影响 38-40 5.3.3 不同pH和抑制剂条件对污泥产气的影响 40-41 5.3.4 不同pH和抑制剂条件对H相乙酸积累的影响 41 5.3.5 不同pH和抑制剂条件下耦合系统乙酸总产量的对比 41-42 5.4 本章结论 42-43 第六章 结论 43-45 致谢 45-46 参考文献 46-49 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 49
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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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