表面活性劑促進(jìn)污水廠剩余污泥發(fā)酵生產(chǎn)短鏈脂肪酸的研究.pdf

1、短鏈脂肪酸(SCFAs)是污泥厭氧發(fā)酵過(guò)程的一種重要的中間產(chǎn)物，它也是脫氮除磷微生物優(yōu)先利用的有機(jī)碳源；表面活性劑廣泛存在于生活污水及污水處理廠的污泥中。本研究首次利用表面活性劑來(lái)促進(jìn)污水廠剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸，從而為提高污泥生物產(chǎn)酸提供了一種新的方法。 通過(guò)對(duì)比不同類型的表面活性劑對(duì)剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的影響發(fā)現(xiàn)，它們都可以促進(jìn)污泥的發(fā)酵產(chǎn)酸。但在相同的環(huán)境條件和操作條件下，剩余污泥在陰離子表面活性劑作用下產(chǎn)生的SCFAs的濃度最高

2、。因此選用陰離子表面活性劑作為研究對(duì)象，考察了陰離子表面活性劑促進(jìn)剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的工藝條件和機(jī)理，以及剩余污泥在陰離子表面活性劑作用下的水解動(dòng)力學(xué)和產(chǎn)酸動(dòng)力學(xué)。 陰離子表面活性劑對(duì)剩余污泥厭氧發(fā)酵的影響表現(xiàn)為，在常溫常壓下，十二烷基硫酸鈉(SDS)或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)的加入均可以顯著地提高剩余污泥的SCFAs產(chǎn)量。從污泥產(chǎn)酸量以及經(jīng)濟(jì)成本的角度考慮，SDS和SDBS的最佳投加量分別為0.1g/g和0.02g/g/，

3、剩余污泥的SCFAs最大產(chǎn)量均出現(xiàn)在厭氧發(fā)酵的第6d。SDS或SDBS在促進(jìn)剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的同時(shí)還促使污泥釋放出大量的NH<,4><'+>-N和PO<,4><'3->-P。在整個(gè)厭氧發(fā)酵過(guò)程中，不論SDS或SDBS是否存在，剩余污泥的oH值都隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而升高；而且，投加SDS或SDBS的剩余污泥與空白試驗(yàn)中剩余污泥的pH值的變化趨勢(shì)幾乎相同。SDBS在促進(jìn)剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的同時(shí)還起到了促使污泥減量的作用。環(huán)境條件對(duì)SDBS促進(jìn)

4、剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的影響為，酸性條件(pH=4.0～6.0)會(huì)降低剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的效果，而堿性條件(pH=8.0～11.0)則促進(jìn)剩余污泥的發(fā)酵產(chǎn)酸；當(dāng)發(fā)酵溫度為15～35℃，剩余污泥濃度在6000～18000mg/L時(shí)，升高溫度與增加污泥濃度都可以提高剩余污泥的總SCFAs產(chǎn)量。 以SDBS為例，考察了表面活性劑促進(jìn)剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的機(jī)理。結(jié)果表明，SDBS促進(jìn)了剩余污泥中顆粒態(tài)有機(jī)物的溶解、溶解態(tài)大分子有機(jī)物(蛋白質(zhì)和碳水

5、化合物)的水解以及水解后小分子有機(jī)物(氨基酸和單糖)的降解和酸化過(guò)程，并降低了產(chǎn)甲烷菌的活性。從而使得剩余污泥厭氧發(fā)酵過(guò)程的中間產(chǎn)物SCFAs得以大量積累。 通過(guò)對(duì)比滅菌污泥與不滅菌污泥的有機(jī)酸產(chǎn)量和水解酶的活力，證實(shí)了SDBS存在的條件下，剩余污泥產(chǎn)生的SCFAs主要是生物作用的結(jié)果。在整個(gè)厭氧發(fā)酵過(guò)程中，SDBS的降解可以忽略不計(jì)。因此，在SDBS的作用下，剩余污泥產(chǎn)生的SCFAs主要來(lái)源于剩余污泥中有機(jī)物的厭氧發(fā)酵，而并

6、不是SDBS在厭氧條件下的自身降解。 在考察SDBS對(duì)剩余污泥中幾種關(guān)鍵水解酶活力的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，一定劑量的SDBS可以提高剩余污泥中水解酶的活力。不論SDBS是否存在，水解酶的活力都隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。 對(duì)剩余污泥在0.02g/g的SDBS作用下水解動(dòng)力學(xué)的研究表明，當(dāng)溫度為15～35℃，不論SDBS是否存在，污泥中顆粒性蛋白質(zhì)和顆粒性碳水化合物的水解過(guò)程都遵從一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。然而，當(dāng)0.02g/g的SDB