瓜果废弃物厌氧发酵产酸及发酵液作为反硝化外加碳源的研究.pdf

第 卷第期陕西科技大学学报V o l N o 年 月J o u r n a l o fS h a a n x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c e&T e c h n o l o g y D e c 文章编号:X()瓜果废弃物厌氧发酵产酸及发酵液作为反硝化外加碳源的研究侯银萍,东王涛,张安龙,王先宝,裴立影(陕西科技大学 环境科学与工程学院,陕西 西安 )摘要:瓜果废弃物有机质含量高,传统的填埋焚烧等处理方法易造成环境污染针对城市污水处理中存在的生物脱氮碳源不足问题,厌氧发酵技术能够将此类有机废弃物降解转化为有机酸作为补充碳源,促进生物脱氮为此,课题组以瓜果废弃物作为研究对象,通过批式实验方法,分别探索了接种乳酸菌和厌氧污泥条件下,接种比(F/M、和)和发酵菌种类对瓜果废弃物中温厌氧发酵产酸的影响,并考察发酵液作为反硝化外加碳源的利用性能结果表明:乳酸菌发酵时,F/M 和 条件下发酵液的挥发性脂肪酸(V o l a t i l eF a t t yA c i d s,V F A s)产量分别为 m gC O D/L和 m gC O D/L,均大于F/M 的V F A s产量,主要产物均以戊酸为主;厌氧污泥发酵时,F/M 条件下的发酵液V F A s产量在 d时最大,为 m gC O D/L,其中乙酸占V F A s总量的 分别以乳酸菌发酵组F/M 和 条件下的发酵液、厌氧污泥发酵组F/M 的发酵液为碳源,进行活性污泥缺氧反硝化脱氮实验,污泥反硝化速率分别为:m gNO N/(g ML S Sh)、m gNO N/(gML S Sh)和 m gNO N/(gML S Sh),而对照组以乙酸钠为碳源时,反硝化速率为 m gNO N/(gML S Sh)研究结果表明,采用厌氧污泥进行瓜果废弃物中温发酵,接种比F/M为 时,发酵产酸量最大,且发酵液作为活性污泥反硝化脱氮外加碳源时具有良好的利用性能研究结果为后续深入探究瓜果废弃物资源化利用及活性污泥反硝化碳源开发提供了一定的理论参考关键词:瓜果废弃物;厌氧发酵产酸;碳源利用;反硝化脱氮中图分类号:X 文献标志码:AS t u d yo na c i d sp r o d u c t i o nf r o mf r u i tw a s t e sb ya n a e r o b i c f e r m e n t a t i o na n dt h e f e r m e n t a t i o n l i q u i da s c a r b o ns o u r c e f o rd e n i t r i f i c a t i o nHOUY i n p i n g,D ONG W a n g t a o,Z HANGA n l o n g,WANGX i a n b a o,P E IL i y i n g(S c h o o lo fE n v i r o n m e n t a lS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g,S h a a n x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c e&T e c h n o l o g y,X i a n ,C h i n a)A b s t r a c t:T h eo r g a n i cm a t t e rc o n t e n to fm e l o na n df r u i tw a s t e i sh i g h,a n dt h ec o n v e n t i o n a ll a n d f i l l t r e a t m e n tm e t h o d i se a s i l yt o i n d u c ee n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n A i m i n ga t t h ep r o b l e mo f i n s u f f i c i e n t c a r b o ns o u r c e s f o rb i o l o g i c a l d e n i t r i f i c a t i o n i nu r b a ns e w a g e t r e a t m e n t,a n a e r o b i c f e r m e n t a t i o nt e c h n o l o g yc a nd e g r a d es u c ho r g a n i cw a s t e i n t oo r g a n i ca c i d sa s s u p p l e m e n 收稿日期:基金项目:陕西省科技厅重点研发计划项目(S F );陕西省咸阳市重点研发计划项目(L Z D Y F S F )作者简介:侯银萍(),女,陕西西安人,讲师,博士,研究方向:有机废物厌氧发酵及资源化回收技术第期侯银萍等:瓜果废弃物厌氧发酵产酸及发酵液作为反硝化外加碳源的研究t a r yc a r b o ns o u r c e st op r o m o t eb i o l o g i c a ld e n i t r i f i c a t i o n T h e r e f o r e,i nt h i sr e s e a r c h,t h ee f f e c t so f i n o c u l a t i o nr a t i o(F/M,a n d)a n d t h e t y p eo f f e r m e n t a t i o nb a c t e r i ao nt h ea c i dp r o d u c t i o no fm e s o p h i l i ca n a e r o b i cf e r m e n t a t i o no fm e l o na n df r u i tw a s t ew e r er e s e a r c h e db yb a t c he x p e r i m e n t su n d e r t h ec o n d i t i o n so f i n o c u l a t i o no f l a c t i ca c i db a c t e r i aa n da n a e r o b i cs l u d g e T h er e s u l t sd e m o n s t r a t e dt h a t t h ev o l a t i l ef a t t ya c i d s(V F A s)y i e l d sw e r e m gC O D/La n d m gC O D/Lu n d e r t h ec o n d i t i o n so fF/M a n d,b o t ho fw h i c hw e r eh i g h e r t h a n t h a t o fV F A sy i e l d sa tF/M ,a n dt h ep r i m a r yp r o d u c tw a sv a l e r i ca c i d D u r i n ga n a e r o b i cs l u d g e f e r m e n t a t i o n,t h eV F A sp r o d u c t i o no f f e r m e n t a t i o nb r o t hu n d e r t h ec o n d i t i o no fF/M r e a c h e dt h em a x i m u ma t d,w h i c hw a s m gC O D/L,a n da c e t i c a c i da c c o u n t e d f o r o f t h e t o t a lV F A s T h e a n a e r o b i cd e n i t r i f i c a t i o ne x p e r i m e n t s o f a c t i v a t e ds l u d g ew e r e c o n d u c t e do u tw i t h t h e f e r m e n t a t i o nb r o t ho f l a c t i ca c i db a c t e r i a f e r m e n t a t i o ng r o u pu n d e rF/M a n d a n dt h ef e r m e n t a t i o nb r o t ho fa n a e r o b i cs l u d g e f e r m e n t a t i o ng r o u pu n d e rF/M a sc a r b o ns o u r c e s T h ed e n i t r i f i c a t i o nr a t e so fs l u d g ew e r e m gNO N/(gML S Sh),m gNO N/(gML S Sh)a n d m gNO N/(gML S Sh),w h i l et h ec o n t r o lg r o u pu t i l i z e ds o d i u ma c e t a t ea sc a r b o ns o u r c e T h ed e n i t r i f i c a t i o nr a t ew a s m gNO N/(gML S Sh)T h er e s u l t sd e m o n s t r a t e dt h a ta n a e r o b i cs l u d g ew a su t i l i z e df o rt h em o d e r a t et e m p e r a t u r ef e r m e n t a t i o no fm e l o na n d f r u i tw a s t e Wh e n t h e i n o c u l a t i o nr a t i oF/M w a s ,t h e a c i do u t p u tw a s t h e l a r g e s t,a n dt h e f e r m e n t a t i o nb r o t hh a dg r e a tu t i l i z a t i o np e r f o r m a n c ea sa ne x t e r n a lc a r b o ns o u r c ef o rd e n i t r i f i c a t i o no f a c t i v a t e ds l u d g e T h e r e s e a r c hr e s u l t sp r o v i d e a t h e o r e t i c a l r e f e r e n c e f o r f u r t h e re x p l o r a t i o no f t h er e s o u r c eu t i l i z a t i o no fm e l o na n df r u i tw a s t ea n dt h ed e v e l o p m e n to fa c t i v a t e ds l u d g ed e n i t r i f i c a t i o nc a r b o ns o u r c e K e yw o r d s:m e l o na n d f r u i tw a s t e;a c i d sp r o d u c t i o nb ya n a e r o b i c f e r m e n t a t i o n;c a r b o ns o u r c eu t i l i z a t i o n;n i t r o g e nr e m o v a lb yd e n i t r i f i c a t i o n引言随着人口和人类活动的增加,城市污水排放量急剧增大,污水中所含氮磷元素为水体富营养化提供条件,导致污水的处理成本和难度增加,同时也会引发水环境的生态破坏,对水质和水生动植物造成不可逆的损害,威胁人类的健康安全碳源是微生物进行反硝化的必备要素,微生物可以直接使用有机碳作为电子供体,对净化污水具有重要意义我国生活污水普遍存在碳氮比(C/N)低,污水处理厂进水碳源不足导致生物除磷脱氮效果差,有效解决污水处理厂碳源不足问题,是提高污水脱氮除磷效率从而实现达标排放的有效途径,提高污水脱氮除磷效果最常用的的方法是投加外碳源目前,外碳源可为两大类:传统外加碳源和新型碳源传统外加碳源主要以甲醇、乙酸钠和葡萄糖为主;新型碳源主要有固体有机碳源、高浓度有机废水和厌氧发酵产物(如秸杆、餐厨垃圾厌氧发酵液)传统外碳源会增加污水处理成本;新型碳源如秸杆释放周期短、释放分布不均匀,可控性差,厨余垃圾含水率高、含油量高,会对其厌氧发酵过程产生一定影响,因此,开发高效、廉价和可持续的生物碳源对于降低污水处理的运行成本尤为必要目前,农村经济不断发展、瓜果种植技术不断改进,在种植地采摘、市场流通等过程中会产生的大量瓜果废弃物瓜果废弃物具有含水量高、有机物含量高、易腐败变质等特性,容易滋长蚊虫和散播病原瓜果废弃物的大量产生和堆积已经对农田、水体、果蔬配送市场和其他人居环境构成了严重威胁,成为一种不可忽视的污染源我国每年都会产生大量瓜果废弃物,常用的处理方法有填埋、焚烧、好氧堆肥和厌氧消化等 瓜果废弃物因其含水率过高,在处理过程中会存在很多问题填埋处置是利用自然环境将其分解,这种处理方式不仅会产生毒有害气体,还会产生一定的渗滤液,对土壤也会有一定危害;焚烧过程中会产生废气和一些致癌物质,危害人体健康而瓜果废弃物含碳量很高,其作为一种优质有机碳源,在厌氧微生物的作用下能够将瓜果废弃物中的有机物(多糖、蛋白质、纤维素等大分子物质)分解转化为小分子碳源,最终产生富含挥发性脂肪酸(V F A s)的发酵液,将该发酵液作为污水处理厂脱氮除磷工艺的外陕西科技大学学报第 卷加碳源对于瓜果废弃物而言不但可以解决城市污水处理厂碳源不足的问题而且可以避免资源浪费,是符合“双碳”理念的绿色可持续方法基于上述背景,本课题以瓜果废弃物作为研究对象,探究不同接种比(F/M、和)下的乳酸菌和厌氧污泥对瓜果废弃物厌氧发酵产酸的影响选取最优厌氧发酵条件下的发酵液作为活性污泥反硝化外加碳源,与传统外加工业碳源乙酸钠进行对比,进行反硝化实验评定反硝化性能实验部分 实验材料实验所用瓜果废弃物主要为香蕉、火龙果和苹果,取自校园餐厅的水果摊废弃物将实验所用瓜果每 g加 m L蒸馏水,利用破碎机(九阳J Y L Y )进行机械破碎制为果泥,并放置于 冰箱中保存备用发酵实验分别接种乳酸菌和厌氧颗粒污泥,其中乳酸菌为食品发酵所用的混合菌型(川秀,乳酸菌酸奶发酵粉,北京),厌氧颗粒污泥取自西安市某啤酒厂UA S B反应器反硝化速率实验所用活性污泥取自西安市某污水处理厂缺氧池,取得污泥后重力浓缩弃去上清液并用纯水淘洗两遍,调整污泥浓度(ML S S)约为 m g/L果泥及厌氧颗粒污泥基本性质如表所示表果泥和厌氧颗粒污泥的基本性质检测指标果泥厌氧颗粒污泥p H 总化学需氧量(T C O D)/(m g/L)溶解性化学需氧量(S C O D)/(m g/L)/总悬浮性固体(ML S S)/(g/L)挥发性悬浮性固体(ML V S S)/(g/L)溶解性多糖/(m g/L)实验方法 果泥发酵产酸采用序批式实验方法,探究接种菌剂以及接种比对瓜果废弃物厌氧发酵产物的影响取 m L果泥置于个 m L厌氧血清瓶中,其中瓶作为对照组不接种发酵菌,其余每瓶为一组,每组分别接种乳酸菌和厌氧污泥,各组的个厌氧瓶中分别按照F/M(果泥/接种菌,以V S S计)为、和 接种发酵菌,并将以上厌氧瓶进行编号,如表所示在每个厌氧瓶中加入mm o l/L甲烷菌抑制剂二溴乙烷磺酸钠(B E S)g B E S,氮气吹扫m i n后密封,并置于()水浴摇床中进行厌氧发酵分别于第、天取样测定发酵液中S C O D、多糖和V F A s含量变化 V F A s达到最大产量时停止发酵,对厌氧瓶中混合液过滤并取发酵液保存备用表各实验组接种比(F/M)情况实验组(F/M)/(g/g)接种菌剂/无 乳酸菌 乳酸菌 乳酸菌 厌氧污泥 厌氧污泥 厌氧污泥 活性污泥反硝化速率取个 m L烧 杯,每 个 烧 杯 中 加 入 m L经纯水淘洗后的活性污泥,并加入KNO(使 m L混合液中硝酸盐浓度为 m g/L),然后依次在个烧杯中加入葡萄糖和乙酸钠作为碳源,使 m L混合液中B O D/N,加纯水至每个烧杯中混合液为 m L开启机械搅拌使活 性 污 泥 呈 悬 浮 状 态,并 在 室 温 条 件 下(约)测定NO N的浓度变化,计算各种碳源条件下的污泥反硝化速率采用相同的方法,分别以V F A s产量较高的厌氧发酵液作为碳源,测定活性污泥的反硝化速率,评价废弃瓜果厌氧发酵液作为反硝化外加碳源的可利用性 检测及分析方法常规项目均参照 水和废水监测分析方法 第四版中常用分析方法,ML S S和ML V S S采用重量法测定,S C O D和T C O D采用重铬酸钾法测定,硝态氮采用紫外分光光度法测定,溶解性多糖采用苯酚浓硫酸法测定 发酵液中V F A s含量及组分采用气相色谱法(G C)测定 取m L发酵混合液经 r/m i n,离心 m i n后,用 m滤膜过滤,取m L滤液于气相色谱进样瓶中并加 L甲酸酸化后,密封并置于冰箱待测所用仪器为福立G C p l u s气相色谱仪,配备F I D检测器,R t x W a x的毛细管色谱柱,氮气作为载气,进气流速为 m L/m i n,进样口与检测器温度分别为 和 ,色谱柱起始柱温,以/m i n的速度升至 ,维持m i n,最后以/m i n升温至 /m i n,维持 m i n 样品进样量为L试验测定的V F A s组分包含乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、异戊酸、正戊酸为方便比较,将V F A s浓度换算为C O D浓度,换算第期侯银萍等:瓜果废弃物厌氧发酵产酸及发酵液作为反硝化外加碳源的研究系数分别为:乙酸 、丙酸 、正丁酸与异丁酸 、正戊酸与异戊酸 果泥 水 解 转 化 率 的 计 算 方 法 根 据 公 式()得出:水解转化率()S C O DtS C O DT C O DS C O D ()式()中:S C O Dt为发酵瓶混合液中溶解性化学需氧量(m g/L);S C O D为发酵瓶中初始溶解性化学需氧量(m g/L);T C O D为发酵瓶中混合液总化学需氧量(m g/L)果泥 发 酵 酸 化 率 的 计 算 方 法 根 据 公 式()得出:酸化率()V F A sS C O D ()式()中:V F A s以果泥发酵混合液中溶解性化学 需 氧 量(C O D)计(m g/L);S C O D(S C O DtS C O D),即发酵瓶中果泥转化的溶解性化学需氧量(m g/L)结果与讨论 乳酸菌接种比(F/M)对瓜果废弃物水解效果的影响在厌氧发酵过程中,瓜果废弃物中不溶性物质在微生物 作用 下,会 逐 渐 转 化 为 可 溶 性 有 机物,如溶解性糖类和脂肪酸等,这些中间有机质进一步再被微生物发酵转化为V F A s、H和C O等,因此S C O D会伴 随发酵进程 发生变化图为不同F/M条件下瓜果废弃物乳酸菌发酵瓶中S C O D浓度随发酵时间的变化由图可知,在F/M为、和 三组发酵瓶中S C O D的产量均呈现出先升高再缓慢下降最后稳定的趋势,且都高于对照组这是由于瓜果废弃物经过机械破碎制备为果泥,其中一部分有机质溶于水中更有利于水解,随着发酵开始S C O D快速积累,随着S C O D的不断升高,微生物也快速增殖,部分有机物在微生物作用下被转化为H和C O,因此发酵后期S C O D出现小幅度的降低最后稳定接种乳酸菌能够加快果泥中不溶态大分子有机质的分解,提高溶解性有机质的转化率,从而使发酵液中S C O D产量较对照组有显 著 提 高接 种 比 对S C O D产 量 有 显 著 影响,F/M为 发酵至d时,发酵液中S C O D产量最大达到 m g/L,相应的水解转化率为 ,F/M 条 件 下 的 发 酵 液S C O D量次之,F/M为 时S C O D产量最小图接种乳酸菌发酵过程中S C O D浓度变化图为分别在F/M为、和 条件下采用乳酸菌发酵的多糖产量各组多糖含量均呈现先增长后稳定趋势,瓜果经破壁为果泥后,有机物快速溶出,溶解性有机物的含量增加显著,接种乳酸菌使更多大分子有机物水解为溶解性多糖由图可知,接种比对多糖产量有显著影响,F/M为 条件下发酵至 d时,发酵液中溶解性多糖量达到最大,为 m g/L图接种乳酸菌发酵过程中溶解性多糖浓度变化 乳酸菌接种比(F/M)对瓜果废弃物发酵产物的影响在厌氧发酵过程中有机物逐渐被转化为各类脂肪酸和醇类物质,其中短链脂肪酸V F A s是一类反硝化脱氮的优质碳源图为分别在F/M为、和 条件下采用乳酸菌发酵的V F A s产量各组V F A s的产量均呈现先升高后降低的趋势,这是由于瓜果经破壁后果泥中有机物快速溶出,有利于产酸菌的增殖代谢,同时,由于厌氧瓶中投加了B E S使产甲烷菌的活性被抑制,从而使发酵液中V F A s不断积累而随着发酵的进行,厌氧瓶中的甲烷菌活性逐渐恢复,能够利用部分低分子陕西科技大学学报第 卷有机酸产甲烷,使得发酵液中V F A s浓度有所降低,该现象在相关研究中也有报道 接种比对乳酸菌发酵的产酸量有显著影响,F/M 条件下的发酵液产酸量达到最大,为 m gC O D/L;F/M 条件下的发酵液产酸量次之,为 m gC O D/L图接种乳酸菌发酵过程中瓜果发酵液中V F A s浓度变化酸化率,即V F A s/S C O D表示为发酵体系中溶解性物质经过发酵转化为小分子脂肪酸V F A s的累积量,比值越高,说明酸化率越高,体系中产生的V F A s累积量越高,且较难被生物转化和利用的成分越少要利用瓜果废弃物厌氧产酸液作为反硝化补充碳源,酸化率越高,发酵液生物利用性越好由图可得,在对照组和不同接种比(F/M、)条件下的酸 化率分别为 、和 从V F A s产量和S C O D酸化率可知,接种比为 时,乳酸菌对瓜果有机质的产酸效果较其他条件有较大提升图不同乳酸菌接种比时发酵液S C O D与V F A s累积量以及酸化率对比发酵产酸过程中主要产生种短链挥发性脂肪酸,分别为乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、异戊酸和正戊酸,此外实验初期监测的乙醇产量较低,因此在发酵进程中重点关注上述V F A s的产量和组成由图可知,不同接种比瓜果废弃物厌氧发酵产生的V F A s组分含量存在明显差异乙酸作为脱氮除磷过程中微生物易于利用的碳源,其产量越高越有利于发酵液作为生物脱氮除磷系统的补充碳源较为遗憾的是,接种乳酸菌的瓜果废弃物发酵液中V F A s主要成分并非为乙酸,F/M为 和 时产物主要以正戊酸为主,F/M为 时产物主要以异戊酸为主,各组中乙酸仅占V F A s总产量的 ,而对照组中乙酸产量却高达V F A s总产量的,由此可见,接种乳酸菌进行瓜果废弃物厌氧发酵过程中,发酵产物并非以乙酸为主要成分的小分子快速可生物降解有机物为终产物,其作为反硝化碳源的生物利用性需进一步通过反硝化速率实验进行评价结合图和,选取F/M为 和 的乳酸菌发酵液作为反硝化碳源进行反硝化速率测定图乳酸菌发酵液厌氧发酵产酸V F A s组分 厌氧污泥接种比(F/M)对瓜果废弃物水解效果的影响图为厌氧污泥在不同接种比条件下,进行瓜果废弃物发酵的S C O D浓度变化由图可知,与接种乳酸菌发酵的规律相似,接种比对S C O D产量有显著影响,F/M为 发酵至d时,发酵液中S C O D产量最大达到 m g/L,相应的水解转化率为 ;F/M 条件下的发酵液S C O D量次之,为 m g/L,水解转化率为 ;F/M为 时S C O D产量最小,为 m g/L,水解转化率为 与对照组相比(水解转化率为 ),接种污泥增强了瓜果有机质中不溶性有机质的水解过程,从而利于发酵液中更多的有机物转化为有机脂肪酸第期侯银萍等:瓜果废弃物厌氧发酵产酸及发酵液作为反硝化外加碳源的研究图接种厌氧污泥发酵过程中S C O D浓度变化由图可知,与接种乳酸菌进行瓜果有机质发酵规律相似,接种比对多糖产量有显著影响,F/M为 条件下发酵至 d时,发酵液中溶解性多糖量达到最大,为 m g/L;F/M为 和 条件下,发酵液中溶解性多糖量均略低于对照组,这可能是由于厌氧污泥中具有丰富的微生物种群结构转化的溶解性多糖能够被产酸菌转化为脂肪酸等中间非糖类物质,从而使实验监测获得的最大累计产糖量出现低于对照组的情况 图接种厌氧污泥发酵过程中溶解性多糖变化 厌氧污泥接种比(F/M)对瓜果废弃物发酵产物的影响在F/M为、和 条件下采用厌氧污泥发酵的V F A s产量如图所示由图可知,各组V F A s趋势均出现先升高后降低的趋势,与接种乳酸菌进行发酵产酸呈相似的趋势,这是因为厌氧瓶中投加的B E S随着厌氧消化反应时间的增加,使得产甲烷菌活性逐渐恢复,V F A s中部分低分子有机酸在产甲烷菌的作用下被转化生产甲烷,使得V F A s浓度有所降低发酵至 d时,V F A s累计产量达到最高,同时接种比对产酸量有显著影响 F/M 条件下的发酵液产酸量达到最大,为 m gC O D/L;F/M 条件下的发酵液产酸量次之,为 m gC O D/L;F/M 条 件 下 的 发 酵 液 产 酸 量 最 小,为 m gC O D/L 图接种厌氧污泥发酵过程中瓜果发酵液中V F A s浓度变化由图可得,在对照组和不同接种比(F/M、)条件下的酸化率分别为 、和 结 合V F A s产 量 和S C O D酸化率可知,接种比为 时,厌氧污泥对瓜果有机质的产酸效果较其他条件有较大提升图不同厌氧污泥接种条件下发酵液中S C O D与V F A s累积量以及酸化率对比如图 所示,厌氧污泥进行瓜果发酵过程中主要产生种挥发性短链脂肪酸在接种比为、和 时,发酵液中乙酸含量均占主要比例,分别为V F A s产量的、和 结合图所示的V F A s最大累积产量,能够获得各接种条件下乙酸累积产量分别为 m gC O D/L、m gC O D/L和 m gC O D/L 结合图和图,选取F/M为 的厌氧污泥发酵陕西科技大学学报第 卷液作为反硝化碳源进行反硝化速率测定图 厌氧污泥发酵液厌氧发酵产酸V F A s组分 发酵液作为反硝化外加碳源的生物利用性探究乙酸作为脱氮除磷过程中微生物易于利用的碳源,其含量越高越有利于发酵液作为生物脱氮除磷系统的补充碳源结合图和图,乳酸菌组发酵液中F/M 和 时,发酵液产酸量较大,分别为 m gC O D/L和 m gC O D/L,产物主要以戊酸为主,乙酸约为V F A s总含量的 可见,乳酸菌组发酵液中V F A s主要成分并非乙酸这种结构简单、易于微生物利用的碳源,因此对其作为反硝化碳源的生物利用性通过反硝化速率实验进一步评价厌氧污泥组发酵液中F/M 时,发酵液产酸量达到最大,为 m gC O D/L,乙酸占V F A s总产量的 对其发酵液作为反硝化碳源的污泥反硝化速率进行测定,并与工业碳源乙酸钠进行对比因此,分别选取乳酸菌发酵组F/M 和、厌氧污泥发酵组F/M 的发酵液,以及乙酸钠作为反硝化碳源,在同等条件下进行反硝化速率测定,相应的实验组分别记为、和对照组通过计算,如表所示,获得添加乙酸钠的反硝化速率约 m gNO N/(gML S Sh),实验结果与楼超楠等 结果基本一致、和实验组的反硝化速率依次为 m gNO N/(gML S Sh)、m gNO N/(gML S Sh)和 m gNO N/(gML S Sh)研究结果表明,瓜果废弃物接种厌氧污泥,接种比为F/M 中温发酵条件下,发酵液作为反硝化碳源有较好的利用性能 与乙酸钠作碳源相比,反硝化速率提高了 表反硝化速率实验数据组别参数硝酸盐利用速率/(m gN O N/(Lh)活性污泥浓度/(m gML S S/L)反硝化速率/(m gN O N/(gML S Sh)对照组 结论本文以瓜果废弃物为实验对象,通过序批式厌氧发酵实验,研究分别接种乳酸菌和厌氧污泥以及不同接种比对瓜果废弃物厌氧发酵效果的影响,通过考察不同菌剂以及接种比对发酵液中S C O D、溶解性多糖、V F A s产量及组分的影响,筛选产酸量较高的优质发酵液在此基础上,通过反硝化实验评价发酵液作为碳源的污泥反硝化性能,并与乙酸钠作碳源进行比较,评价瓜果废弃物厌氧发酵液作为反硝化外加碳源的可生物利用性研究主要得出以下结论:()接种乳酸菌发酵时,接种比对产酸量有显著影响 F/M为 和 条件下,V F A s累积产量分别达到 m gC O D/L和 m gC O D/L,酸 化 率 分 别 达 到 和 ,发酵液中V F A s主要以戊酸为主,分别约为V F A s总产量的 和,乙酸仅占V F A s总产量的()接种厌氧污泥发酵时,接种比对产酸量也有显著影响 F/M为 条件下,V F A s累积产酸量达到最大,为 m gC O D/L,酸化率为 ,发酵液中乙酸占V F A s总产量的,为 m gC O D/L()在同等条件下,分别以F/M为 和 的乳酸菌组发酵液、F/M为 的厌氧污泥组发酵液、乙酸钠作碳源进行了活性污泥反硝化速率测定,结果表明F/M 的厌氧污泥组发酵液作为反硝化碳源,与乙酸钠作外加碳源相比反硝化速率提高了 证明F/M为 的厌氧污泥发酵液作为外加碳源具有较好的利用性能参考文献常尧枫,谢嘉玮,谢军祥,等城镇污水处理厂提标改造技术研究进展J中国给水排水,():李航,董立春,吕利平低C/N值污水强化生物脱氮性第期侯银萍等:瓜果废弃物厌氧发酵产酸及发酵液作为反硝化外加碳源的研究能研究J中国给水排水,():姚创,刘建新,赵子玲,等碳源投加方式对低C/N污水脱氮除磷性能及菌群结构影响J环境工程,():付昆明,傅思博,刘凡奇,等不同碳源对反硝化S B R反应器NO释放的影响J环境工程,():周阳,金保昇含厨余垃圾的混合污水污泥热解性能及逸出气体分析J环境工程,():F a t e m aJ a n n a t u n,A h m e dT a n v i r,I s l a m M d M i n h a j u l,e ta l G a s i f i c a t i o no fk i t c h e n w a s t e si na nu p d r a f tf l u i d i z e db e dg a s i f i e ra n ds i m u l a t i o no f t h ep r o c e s sw i t ha s p e np l u sJ J o u r n a lo f C l e a n e r P r o d u c t i o n,():李迎新,王勇,李彤,等温度和物料配比对餐厨垃圾与果蔬垃圾协同厌氧产氢的影响研究J环境污染与防治,():W uR e n m i n g,C h e n M i n g s h e n g,Q i nY i f e n g,e ta l C o m b i n e dh y d r o t h e r m a la n db i o l o g i c a l t r e a t m e n t sf o r v a l o r i z a t i o no f f r u i ta n dv e g e t a b l ew a s t e i n t o l i q u i do r g a n i c f e r t i l i z e rJ E n v i r o n m e n t a lR e s e a r c h,():秦玉果蔬废弃物可资源化物质再生利用及能源回收的研究D兰州:兰州理工大学,S h iC h u a n,W a n gK a i j u n,Z h e n gM i n g y u e,e t a l T h ee f f i c i e n c i e s a n dc a p a c i t i e so f c a r b o nc o n v e r s i o n i n f r u i t a n d v e g e t a b l ew a s t et w o p h a s ea n a e r o b i cd i g e s t i o n:E t h a n o l p a t h v s b u t y r a t e p a t hJ W a s t eM a n a g e m e n t,():N i m i s h aT r i p a t h i,C o l i nD H i l l s,R a jSS i n g h,e ta l B i o m a s sw a s t eu t i l i s a t i o ni nl o w c a r b o np r o d u c t s:H a r n e s s i n g a m a j o rp o t e n t i a lr e s o u r c eJ C l i m a t ea n d A t m o s p h e r i cS c i e n c e,():U s m a n i Z e b a,S h a r m aM i n a x i,A w a s t h iA b h i s h e kK u m a r,e ta l M i n i m i z i n gh a z a r d o u s i m p a c t o f f o o dw a s t e i na c i r c u l a r e c o n o m y a d v a n c e s i nr e s o u r c er e c o v e r yt h r o u g hg r e e ns t r a t e g i e sJ J o u r n a l o fH a z a r d o u sM a t e r i a l s,():李灿,方茜,魏春海,等不同C/N下花生粕与果蔬皮联合厌氧发酵产酸效率研究J应用化工,():国家环境保护总局 水和废水监测分析方法 编委会水和废水监测分析方法M 版北京:中国环境科学出版社,李亚丽,孔令娥,刘蜜,等连续流动分析仪测定水溶肥料硝态氮J中国无机分析化学,():王晨城镇污水处理厂剩余污泥胞外聚合物解离技术研究D青岛:青岛理工大学,Y uP e n g,T u W e i m i n g,W u M e n g h a n,e ta l P i l o t s c a l ef e r m e n t a t i o no fu r b a nf o o dw a s t ef o rv o l a t i l ef a t t ya c i d sp r o d u c t i o n:T h e i m p o r t a n c eo fp HJ B i o r e s o u r c eT e c h n o l o g y,():邹雪梅热碱处理对污泥厌氧消化性能的影响研究D哈尔滨:哈尔滨工业大学,肖向哲 B E S联合C E 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