生活污水中食用油厌氧发酵过程机制研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:tjn000800
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为解决当前含油生活污水和养殖场粪便处理以及能源短缺等问题,本研究提出利用含油生活污水和养殖场牛粪进行厌氧发酵实验,探索生活污水中油类对厌氧发酵产气性能、酸碱度、原料降解、酶活性和微生物群落的影响,研究生活污水中油类厌氧发酵过程影响机制。主要研究结果如下:(1)外源添加油在污水和牛粪厌氧发酵中的产气呈低促高抑的现象。修正后的Gompertz方程能较好的拟合不同外源添加油量在生活污水和牛粪中的累积产气量。污水+2g油组的累积产气量最高,与污水+1g油组的产气量相近。污水+1g油组的产气速率最大且迟滞期相对污水+2 g油组短,更符合工程实践的要求。(2)污水+1 g油组相对污水无油组提高了厌氧发酵的累积产气量和甲烷含量,日产气高峰值低于污水无油组。在发酵初期,污水+1g油组中油的水解酸化产生大量的酸类物质,使得pH值低于污水无油组,表明外源添加油影响了厌氧发酵的系统稳定性。随着反应的进行,两组的pH值均上升并最终趋于平稳。在整个厌氧发酵过程中,污水+1g油组的平均氨氮(NH4+-N)含量低于污水无油组,挥发性脂肪酸(VFA)总浓度高于污水无油组。污水+1g油组的木质纤维素含量高于污水无油组,外源添加油降低了发酵系统中木质纤维素的降解度。外源添加油改变了厌氧发酵过程中的酶活性,通过提高污水+1 g油组中辅酶F420的活性增加了产气和甲烷含量。(3)外源添加油改了变微生物的群落结构特征。污水+1g油组中细菌和古菌的多样性高于污水无油组,说明油的引入加快了微生物的代谢生长速率。污水+1 g油组中的细菌和古菌在门和属水平上的相对丰度高于污水无油组,说明油的引入促进了微生物群落的发展。在污水无油组和污水+1g油组的厌氧发酵过程中,产酸型产甲烷途径占据主导地位。(4)将实际生活污水进行臭氧预处理,预处理前后的生活污水和牛粪进行厌氧发酵实验,结果表明在不含油的条件下,预处理后生活污水组的累积产气略高于生活污水组,说明经过预处理的生活污水中由于可溶性有机物的增多进而提高了产气效率。而在含油的条件下,预处理不利于生活污水和牛粪混合发酵产气量的增加,即不进行预处理的生活污水更适合厌氧发酵。本研究探索了在污水中油对厌氧发酵过程的影响,结果表明油的引入能有效提高厌氧发酵的产气性能,进一步揭示了厌氧发酵过程中各个过程指标的变化,分析了生活污水中油类厌氧发酵过程机制,为含油生活污水的处理以及清洁能源的开发提供了新思路。
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