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pH影响食品废弃物和剩余污泥联合发酵产酸及发酵液用于生物合成聚羟基烷酯的研究

作　者: 孟慧娟
导　师: 陈红
学　校: 浙江大学
专　业: 环境工程
关键词: 食品废弃物剩余污泥挥发性有机酸加料模式聚羟基烷酸酯
分类号: X792
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 32次
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内容摘要

食品废弃物和剩余污泥是十分具有代表性的两种有机固体废弃物,二者都具有较高的有机质含量和含水率,极易在环境中腐败,释放出臭气和有毒气体,并对地下水和土壤造成污染。将食品废弃物和剩余污泥混合发酵产生挥发性有机酸(VFAs),并将最优条件下的发酵产物作为活性污泥合成聚羟基烷酯(PHAs)的碳源,不但能够实现两种固体废弃物的资源化,还能够大大降低PHAs的生产成本。全文研究内容和实验结果如下：(1)以食品废弃物和剩余污泥为底物,利用驯化好的高效厌氧污泥为种泥,在初始pH5.0、7.0、9.0、11.0和不控制条件下进行批式发酵产酸实验,批式实验进行35天,反应器基本达到稳定状态；初始pH 9.0的条件下,VFAs的产量最高,最高产量为25934mgCOD/L, VFAs/SCOD值达到0.61。(2)在pH5.0、7.0、9.0、11.0和不控制条件下进行批式发酵产酸实验,考察pH对单体酸分布、溶解性蛋白质和碳水化合物的消耗以及甲烷产生的影响。体系达到稳定状态后,pH5.0和空白反应器中,pH分别稳定在4.5和3.1左右,产物中乙酸的比例最高。pH7.0和9.0的反应器中,单体酸中丁酸的比例最高,最高比例分别达到48.1%和49.2%；蛋白质和碳水化合物对挥发性脂肪酸的产生均有作用,但由于底物中碳水化合物的成分要高于溶解性蛋白质的含量,碳水化合物对挥发性脂肪酸的产生作用更大。(3)以发酵产生的VFAs为底物,采用逐步增加负荷法进行PHAs的合成实验,研究使用相同浓度的纯酸模拟酸化发酵液合成PHAs时,使用酸化发酵液产生的PHAs与使用纯酸来合成的PHAs差距较小。不同的加料方式对PHAs的合成影响较明显,一次补料模式,平均分三次补料模式,平均分三次并且每次补料前排上清液补料模式均在第330min时达到了最高合成率；而连续脉冲补料模式在第480min达到了最高的合成率,占细胞干重的64.5%。

全文目录

致谢  4-5
前言  5-7
  课题来源  5
  研究意义  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-10
目录  10-13
1 绪论  13-27
  1.1 我国食品废物和污泥的现状  13-14
    1.1.1 我国食品废物的现状  13-14
    1.1.2 我国污泥的现状  14
  1.2 我国食品废物和污泥的资源化技术  14-17
    1.2.1 食品废物的资源化处理技术  14-16
    1.2.2 污泥资源化技术  16-17
  1.3 食品废物和剩余污泥联合发酵产酸  17-19
    1.3.1 厌氧发酵产酸的原理  17-18
    1.3.2 联合发酵产酸的优点  18-19
  1.4 pH影响厌氧发酵产酸的研究进展  19-21
  1.5 利用酸化发酵液合成PHAs  21-25
    1.5.1 发酵液利用活性污泥混合菌合成PHAs的研究现状  22-23
    1.5.2 活性污泥合成PHAs的影响因素  23-25
  1.6 研究目标与内容  25-27
2 实验材料与实验方法  27-35
  2.1 材料与装置  27-28
    2.1.1 实验试剂  27
    2.1.2 实验设备和仪器  27-28
    2.1.3 接种污泥和底物  28
  2.2 测试方法  28-34
    2.2.1 VFAs的测定  28
    2.2.2 HB及HV的测定  28-29
    2.2.3 甲烷的测定  29-30
    2.2.4 蛋白质的测定  30-31
    2.2.5 碳水化合物的测定  31-32
    2.2.6 氨氮浓度的测定  32-33
    2.2.7 磷酸盐浓度的测定  33-34
  2.3 计算方法  34-35
3 pH对食品废物和剩余污泥联合发酵总酸产量的影响  35-45
  3.1 引言  35-36
  3.2 材料与方法  36-38
    3.2.1 发酵底物和接种污泥  36
    3.2.2 产酸高效菌的驯化实验  36-37
    3.2.3 不同pH条件下的批式发酵产酸实验  37-38
  3.3 结果与讨论  38-43
    3.3.1 驯化过程中的发酵产酸情况  38-41
    3.3.2 不同pH对总酸产量的影响  41-43
  3.4 本章小结  43-45
4 pH影响食品废物和剩余污泥联合发酵的机理探讨  45-54
  4.1 引言  45
  4.2 实验方法  45-46
  4.3 实验结果与讨论  46-52
    4.3.1 pH对单体酸比例分布的影响分析  46-51
    4.3.2 pH对蛋白质及碳水化合物的消耗和甲烷产生的影响分析  51-52
  4.4 本章小结  52-54
5 活性污泥混合菌利用酸化发酵液合成聚羟基烷酸酯(PHAs)  54-65
  5.1 引言  54-55
  5.2 实验材料方法  55-57
    5.2.1 以发酵产VFAs和同样成分的纯酸进行PHAs合成的实验  55-56
    5.2.2 不同加料模式下PHAs合成的批式实验  56-57
  5.3 实验结果与讨论  57-63
    5.3.1 以发酵产VFAs和同样成分的纯酸对PHAs合成的影响  57-59
    5.3.2 不同加料模式下PHAs合成的影响分析  59-63
  5.4 本章小结  63-65
6 结论与建议  65-69
  6.1 结论  65-67
  6.2 创新点  67
  6.3 建议与展望  67-69
参考文献  69-73
攻读学位期间发表的与论文内容相关的学术论文  73

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