表面活性剂烷基糖苷促进活性污泥发酵生产短链脂肪酸的研究(4)
时间:2018-03-07 10:11 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.2.2.4 氧化还原电位(ORP) 污泥发酵系统中形成厌氧状态的典型标志是发酵液的ORP值为负值，而体系的ORP值是由能形成氧化还原电位的物质状态决定的。不仅是厌氧发酵系统对ORP的要求不同，不同细菌的要求也不尽一样。有资料显示，污泥厌氧发酵系统中的水解产酸细菌对ORP的适应范围较广，为+100~-100mV，而产甲烷菌要求的ORP值更低，为-300~-400mV，其最适ORP为-330mV[15]。 1.2.2.5 C/N比 厌氧发酵系统同样需要考虑合成菌体所必需的各种营养元素，比如C、N、P以及其他微量元素。研究发现，最为合适的C/N比为(10~20):l。若C/N过高，消化液的缓冲能力弱，pH易降低，系统则会受到较大影响；相应的，氮源过高也不适合[2]。资料表明，若系统中氨态氮的浓度过高，胺盐会过度积累，导致消化液呈微碱性，这时厌氧发酵过程会受到一定程度的抑制，出水中乙酸浓度升高[16]。 1.2.2.6 污泥粒径 在污泥水解酸化的过程中，污泥粒径也是重要的影响因素。显而易见，污泥粒径和比表面积呈负相关，粒径越大，比表面积越小，相应的水解速率就会越小。 1.2.2.7 污泥的性质类别 众所周知，不同类型的污泥性质差别很大，虽然主要有机物都是蛋白质、多糖，但其含量却不尽一样。除此之外，污泥中有机物的水解酸化速率为：脂肪>蛋白质>多糖；而同一类有机物的水解速率与分子量的大小、分子结构的复杂程度有关系。 1.3 加快污泥产酸速率的方法 在污泥厌氧消化三阶段中，水解阶段由于其速率较慢成为限速步骤。如果能够促使污泥中大分子有机物分解为溶解性的小分子有机物，那么污泥中有机物的降解性能可以得到改善，水解速率自然就会加快。基于这个原理，研究者们提出了多种有利于提高污泥产酸速率的预处理方法，包括热处理、生物法、化学法、机械法等。 1.3.1 热处理 最初热处理的用途在于改善污泥的脱水性能，因为热处理会破坏污泥的胶体结构，并使污泥絮体内和细胞内的间隙水得到释放[17]，不仅如此，细胞内的大量有机物也会随着水的释放而释放。近几年，人们热衷于对污泥进行热处理从而获得大量溶解性的有机物，继而补充碳源[18]。一般情况下，将污泥的温度提高到150~200℃即为热处理[19]。 据文献报道，热处理时升高温度有利于污泥中SCOD的释放[20]，实验结果表明，当污泥温度由150℃升高至200℃时，SCOD占TCOD的比例由15-20%升高到30%左右。 1.3.2 生物法 生物法是指向剩余污泥中加入适量的活性生物酶，使大分子有机物快速分解为易于同化的溶解性小分子有机物，从而提高污泥水解酸化的速率。这些活性生物酶的获得途径有两种，一是从分泌胞外酶的细菌群中获得，二是直接投加生物酶制剂获得。 潘文等[21]采用生物法对剩余污泥进行预处理，投加了适量的淀粉酶之后发现，反应时间为4h时污泥的水解速率最快，此时SCOD/TCOD从最初的6.36%大幅度增加到30.93%，可溶性糖浓度、可溶性蛋白质浓度也分别是初始浓度的51.65倍、8.65倍。为了使污泥中大分子颗粒态的有机物更易水解为溶解性的小分子有机物，Knapp和Howll[22]向污泥中投加了酶制剂进行预处理，结果发现因为污泥成分复杂和酶专一性的缘故，若想要获得较高的污泥水解速率则需投加多种不同的酶，这样就会导致费用大幅升高。 1.3.3 化学法 化学法是指在常温或中温条件下，将酸或碱加入到污泥中使水解过程加速进行[23]。臭氧预处理也是一种化学预处理方法，向污泥中通入臭氧后，其自身的强氧化性可以将污泥中微生物的细胞壁破坏掉，细胞中有机物得到释放，从而提高污泥水解速率。Weemaes等[24]研究发现，臭氧预处理可以显著提高污泥的产甲烷量，比未经处理时高2.2倍。但是就目前而言，臭氧预处理存在不易控制臭氧添加量的问题，臭氧投加过多会直接将污泥中溶解性有机物氧化，导致其转变成CO2和H2O流失掉。 (责任编辑：qin) |