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碱性条件促进纺织印染污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸

来源:印染在线 发布时间:2010年10月22日

张晶晶,刘和,堵国成,陈坚

利用城市污泥等固体废弃物厌氧发酵产酸,并实现资源化利用,这一固废资源化利用策略已引起越来越多研究者的关注[1-6]。固废厌氧发酵产酸过程中,pH值是一个非常重要的工艺参数,它不但能影响酸的产量,而且还可以决定产酸发酵类型。较低的pH值条件下,厌氧发酵以丁酸型为主,而较高pH值条件下,主要是乙酸型发酵[7]。但pH值对污泥产酸发酵的影响还是比较复杂。对于不同的固废来源和类型,pH值对发酵产酸的影响得出不一致结论。例如,以蛋白含量较高的厨余废物为发酵底物的研究表明,pH值中性或偏酸性条件,乙酸均为主要产物,pH值为6.5是产总酸和乙酸的最优pH值[1,8]。但以含淀粉为主的有机固废厌氧发酵时,则多为丁酸型发酵[1,9],而以糖蜜废水等含高浓度葡萄糖有机物厌氧发酵则易形成乙醇型发酵[10],也有研究表明pH值偏碱性能促进剩余污泥产酸[3,11,13-14]。以上分析说明,pH值对有机物厌氧发酵的研究还需考虑不同的底物来源,分析其产酸机制,并需积累更多的经验。前人对pH值影响厌氧发酵产酸的研究大多以葡萄糖等简单有机物或有机垃圾、城市剩余污泥等常见固废为研究对象,对工业污泥的发酵产酸报道很少。鉴于吕凡[8]、聂艳秋[12]等的研究结果,pH值高于11时产酸效果不但没有提高,甚至有所下降。本试验以纺织印染污泥为发酵底物,重点研究了酸性(pH值5)、中性(pH值7)和碱性(pH值8~10)条件对厌氧发酵产酸的影响并探讨了其影响机制。研究结果对进一步揭示和完善pH值这一关键的调控因子对有机物产酸发酵的影响机制有重要意义,同时也为解决类似污泥的处理处置提供了一种可能的解决途径。

1·材料与方法1.1污泥的来源和特性1.1.1污泥的来源试验用泥取自无锡某印染公司气浮池的纺织印染污泥;实验种泥取自无锡芦村污水厂的剩余污泥。1.1.2污泥的特性污泥的特性见表1

。1.2污泥预处理为增强产酸效率,对纺织印染污泥进行热碱法预处理,用8mol/LNaOH调节pH值至约12,90℃水浴加热并搅拌2h,冷却至室温,3000r/min离心20min,弃去残渣,上清液即为污泥预处理液,特性见表2,4℃冰箱保藏备用。1.3种泥的驯化及活化取一定量的芦村污水厂的剩余污泥,加入1L污泥预处理液、20g葡萄糖到UASB反应器中,在35℃下进行驯化约2周,使反应器出水pH值最终稳定在4.0左右。为抑制产甲烷反应的发生,将驯化得到的种泥再进行105℃、2h加热预处理[15],杀死种泥中含有的产甲烷菌,然后将加入20g/L葡萄糖溶液和营养液,营养液成分见文献[5],加热处理后的种泥放在UASB反应器中活化2天,得到的种泥放在4℃冰箱保藏备用。1.4实验操作方法将6份500mL的污泥预处理液分别置于1L的三角瓶中,按4gVS种泥/L预处理液加入适量的种泥,并分别调成pH值为5、6、7、8、9、10,再充氮气1min密封后,采用35℃、120r/min的摇床培养。每隔24h测定产生的气体量并从三角瓶中取5mL液体样品待测,然后用5mol/LNaOH和HCl溶液将三角瓶中的pH值调节到初始设定值(pH=5~10),并记录调节前的pH值。取出的液体样品经14000r/min离心,所得上清液经0.2μm膜过滤,储存于4℃冰箱中等待测定。

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