食品废弃物和剩余污泥联合发酵产酸耦合活性污泥合成聚羟基烷酯的研究

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1、浙江人学硕士学位论文摘要食品废弃物和剩余污泥是最具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，所以在环境中极易腐败，释放臭气和有毒气体，并对地下水和土壤造成污染。食品废弃物和剩余污泥混合发酵产有机性挥发酸(VFAs)，为活性污泥合成聚羟基烷酯(PHA)提供廉价碳源，不但能够实现两种固体废弃物的资源化，还能够大大降低PHA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，采用半连续流加料方式，进行有机固体废弃物高效发酵产酸菌的驯化培养。结果表明，培养20天后驯化体系达到稳

2、定，稳定后发酵所得Vl认s浓度为4000±150mgCOD／1，VFAs中丁酸含量最高，其次为戊酸，丙酸和乙酸含量相对较少。选取底物中食品废弃物和剩余污泥挥发性固体(vss)tL分别为100：0，90：10，70：30，50：50，30：70，O：100，研究不同比例下发酵产VFAs情况。结果表明，发酵液中溶解性化学需氧量(SCOD)与食品废弃物的含量成正比，食品废弃物和剩余污泥比例为90：10时发酵产VFAs量最高，100％食品废弃物所得发酵液中NH4+．N和P043-．p浓度过低，影响了产VFAs微生物的活性；

3、同时，不同底物比例还会影响VFAs的分布，VFAs中乙酸的百分含量随着剩余污泥比例的增高而增高，丁酸的百分含量则是随着底物中剩余污泥比例的增高而出现明显下降。(2)利用表面响应法(RSM)，对食品废弃物和剩余污泥混合发酵产VFAs的条件进行优化。考察了底物中食品废弃物比例、有机负荷率(OLR)、固体停留时间(sI盯)、pH对VFAs浓度、VFAs／SCOD比的相互作用关系，以确定最优工艺条件。优化得到的最高VFAs浓度对应的件为：食品废弃物含量88．03％，SRT8．92d，OLR8．31gVSS／1d，pn值6．

4、99，实验值29099mg／1与预测值28000mg／1存在较好的一致性；预测得到的最高VFAs／SCOD比为92．82％，对应的的优化条件为食品废弃物含量：92．12％，SRT：6．26d，OLR：4．26gVSS／!d，pH值：7．18，实验值89．91％与预测值92．82％存在较好的一致性。发酵所得VFAs中c偶妃奇比随着底物中食品废弃物比例的增大而增大，并且随着有机负荷率OLR的增大而增大，III浙江人学硕十学位论义pH值为6．7左右时得到最小c儡／C青比。(3)以食品废弃物和剩余污泥混合发酵产的VFAs为

5、底物，采用逐步增加负荷法驯化高PHA储存能力活性污泥。结果发现，在3600mgCOD／l的负荷下得到最i高PHA含量为47．65％(细胞干重)，在720mgCOD／l负荷条件下得到最高转化率O．59mgCODPHA／mgCODVFAs。采用均匀设计实验，在0mT，7mT，21mT磁场条件研究乙酸、丙酸、丁酸和戊酸与PHA成分之间的关系模型。利用SAS9．0软件回归得到的系列模型都具有很高的可靠性，验证实验值与模型预测值存在较高的一致性，被证明可以用来预测PHA组分的合成量。选择0mT、7mT、21mT三个磁场条件进

6、行活性污泥合成PHA的批式实验。以食品废弃物和剩余污泥混合发酵产VFAs为底物合成PHA时，7mT磁场能够提高HB的合成量，21mT磁场能够提高HV的合成量。不加磁场条件下最终得到的转化率为205mgCODPHA／gVSS；7mT磁场条件下得到的转化率为232mgCODPHA／gVSS，与21mT磁场条件下接近。以有机固体废弃物的酸化发酵液为底物合成PHA时，不同磁场条件下的HB、HV合成量与以分析纯有机酸为底物时相比普遍增高，说明酸化发酵液中非VFAs的溶解性有机物对合成PHA也有贡献。关键词：食品废弃物；剩余污

7、泥；挥发性有机酸；活性污泥；聚羟基烷酯IV浙江大学硕。l：学位论文AbstractFoodwasteandexcesssludgearethetwokindsofrepresentativeorganicsolidwaste，whicharethesourceofdecay,odorandtoxicgasemissionandgroundwaterandsoilcontaminationduetotheirhigh—volatilesolidsandmoisturecontent．Acidogenicferment

8、ationoffoodwasteincombinationwithexcesssludgeisanalternativestrategybecausevolatilefattyacids(VFAs)canbeharvestedandusedascarbonsourcesforpolyhydroxyalkanoates(PHA)storage．Thestrat