城市污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸 原理与应用PDF电子书下载

第1章 城市污泥污染及处理处置 1

1.1 概述 1

1.2 城市污泥产生与排放状况 1

1.3 城市污水厂污泥来源与组成 2

1.3.1 城市污泥的来源 3

1.3.2 城市污泥的分类 3

1.3.3 城市污泥的成分 5

1.4 城市污泥处理处置状况 6

1.4.1 城市污泥处理处置 6

1.4.2 城市污泥最终出路 8

1.5 城市污泥的危害 9

1.5.1 污泥对水体环境的影响 9

1.5.2 污泥对土壤环境的影响 9

1.5.3 污泥对大气环境的影响 10

第2章 污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的原理及影响因素 12

2.1 概述 12

2.1.1 污泥厌氧发酵产酸的影响因素 14

2.1.2 城市污泥厌氧发酵产酸的微生物学机理 19

2.2 厌氧产酸发酵的pH选择 20

2.2.1 城市污泥不同pH条件下的厌氧发酵产酸 20

2.2.2 污泥有机物的溶出 22

2.2.3 污泥中氮磷释放情况 24

2.2.4 发酵过程中的水解率和酸化率 25

2.2.5 酶活性分析 25

2.2.6 葡萄糖、牛血清白蛋白发酵产酸实验 27

2.3 厌氧发酵产酸的底物污泥选择 29

2.3.1 污泥浓度对挥发性短链脂肪酸产率的影响 30

2.3.2 挥发性短链脂肪酸分布特征分析 31

2.3.3 总挥发性短链脂肪酸产生来源分析 32

2.4 厌氧产酸发酵的接种物选择 35

2.4.1 加热种泥与未加热种泥产乙酸的对比实验 36

2.4.2 加热种泥与未加热种泥产酸比较 36

2.5 C/N调控污泥厌氧发酵产酸类型及其代谢机理研究 38

2.5.1 C/N对发酵产酸类型的影响 39

2.5.2 C/N对产酸过程气相组分变化的影响 41

2.5.3 不同C/N条件下产酸微生物群落分析 43

2.5.4 不同发酵产酸类型代谢机理分析 45

参考文献 47

第3章 污泥预处理技术 50

3.1 概述 50

3.2 物理／化学联合预处理技术 51

3.2.1 预处理条件 51

3.2.2 污泥有机质溶出率的影响 52

3.2.3 固相和液相成分的变化 53

3.2.4 污泥颗粒粒径及表观结构的影响 55

3.2.5 总挥发性脂肪酸产率的影响 59

3.2.6 挥发性短链脂肪酸分布特征的影响 60

3.2.7 酸化过程固相和液相成分的影响 61

3.3 酶法预处理技术 63

3.3.1 概述 63

3.3.2 污泥有机质溶出的影响 65

3.3.3 污泥厌氧发酵产酸的影响 75

参考文献 88

第4章 污泥厌氧发酵产酸调控技术 90

4.1 碱性发酵定向产乙酸技术 90

4.1.1 pH对总挥发性短链脂肪酸产率的影响 90

4.1.2 pH对发酵初始可溶性蛋白质和碳水化合物浓度的影响 91

4.1.3 pH对发酵过程蛋白质浓度的影响 93

4.1.4 pH对微生物种群结构的影响及其机理分析 93

4.1.5 强碱性条件下挥发性短链脂肪酸累积的主要代谢途径分析 98

4.2 微生物代谢抑制剂调控污泥发酵产乙酸 101

4.2.1 厌氧毒性实验 101

4.2.2 厌氧污泥活性测试 102

4.2.3 抑制剂浓度对产甲烷过程的影响 102

4.2.4 产甲烷抑制剂对发酵产酸过程的影响 106

4.2.5 产甲烷抑制剂对产氢产乙酸过程的影响 107

4.3 耦合工艺定向产乙酸 109

4.3.1 产氢产酸／同型产乙酸耦合作用促进乙酸产生 110

4.3.2 产氢产酸／同型产乙酸耦合系统的强化产乙酸的原理 115

4.3.3 耦合工艺定向产酸条件优化 119

4.3.4 气体循环和分批补料提高耦合系统产乙酸强度和乙酸产率 123

4.3.5 耦合系统的传质模型及动力学分析 128

4.3.6 基于耦合系统乙酸直接来源的分析 131

4.4 多级逆流产酸工艺 133

4.4.1 工艺的构建 133

4.4.2 底物浓度对多级逆流工艺厌氧发酵市政污泥产酸的影响 139

4.4.3 污泥停留时间（SRT）的影响 142

4.5 餐厨垃圾添加工艺 145

4.5.1 总固体浓度的影响 146

4.5.2 C/N对食品废弃物与市政污泥混合厌氧发酵产酸的影响 152

4.5.3 进料浓度与两阶段发酵对混合发酵产酸过程的影响 161

4.5.4 产气抑制剂对污泥和食品废弃物混合发酵产酸过程的影响 167

参考文献 172

第5章 污泥厌氧发酵产酸的微生物生态机理 175

5.1 产乙酸微生物研究进展 175

5.1.1 水解发酵细菌 176

5.1.2 产氢产乙酸菌 177

5.1.3 同型产乙酸菌 178

5.1.4 产甲烷菌 181

5.1.5 硫酸盐还原菌 181

5.2 互营关系 182

5.2.1 产乙酸菌与产甲烷菌的互营关系 183

5.2.2 硫酸盐还原菌与甲烷氧化菌／产甲烷菌的互营关系 184

5.2.3 乙酸氧化菌与食氢产甲烷菌的互营关系 184

5.2.4 产氢产乙酸菌与同型产乙酸的互营关系 185

5.3 产甲烷微生物抑制机理与研究进展 195

5.3.1 生物动力学控制 196

5.3.2 热处理 197

5.3.3 化学抑制剂 197

5.4 产甲烷抑制剂对古细菌群落及同型产乙酸的影响 199

5.4.1 同抑制模型下酸和气体累积状况 200

5.4.2 抑制产酸模型下的热力学 201

5.4.3 厌氧污泥古细菌群落结构 202

5.4.4 产甲烷抑制剂作用下的产甲烷种群动力学 205

5.4.5 产甲烷抑制状态下的同型乙酸菌群动力学 207

5.5 产甲烷抑制状态下发酵产酸菌群生态学 209

5.5.1 不同抑制模型下丙酸和丁酸累积状况 209

5.5.2 T-RFLP网络比对 209

5.5.3 厌氧污泥细菌群落结构 214

5.5.4 非产甲烷菌群动力学 214

5.5.5 产氢产乙酸过程 218

5.6 产甲烷抑制状态下有机碳流分析 220

5.6.1 稳定性同位素13C比例判断产甲烷途径 220

5.6.2 有机碳平衡分析 222

5.6.3 产甲烷抑制状态下［U-14C］葡萄糖和［2-14C］乙酸的转化 223

5.6.4 产甲烷抑制状态下乙酸累积的微生物机理模型 226

参考文献 228

第6章 污泥厌氧发酵产酸的工程应用 231

6.1 污泥厌氧发酵产酸及中试示范 231

6.1.1 中试产酸工艺 231

6.1.2 中试装置及运行方法 233

6.1.3 序批式发酵产酸过程中底物的溶出规律 234

6.1.4 序批式发酵过程中VFAs的浓度及组成 237

6.1.5 序批式发酵污泥的减量和产酸率 237

6.1.6 半连续式发酵产酸过程中底物的溶出规律 239

6.1.7 半连续式发酵过程VFAs的浓度及组成 241

6.1.8 半连续式发酵污泥的减量和产酸率 242

6.1.9 序批式运行和半连续式运行产酸指标对比 243

6.2 污泥厌氧发酵产酸示范工程 244

6.2.1 示范工程反应器与启动方法 244

6.2.2 污泥的预处理效果 247

6.2.3 启动和运行过程中的VFAs的产量 249

6.2.4 SCOD的变化及产酸率 250

6.2.5 发酵罐中溶解性蛋白质和多糖的变化 251

6.2.6 发酵过程中氮磷的释放 252

6.2.7 半连续运行期的底物利用率 252

6.2.8 发酵液的组成分析 253

6.2.9 工程技术经济分析 255

参考文献 256

第7章 污泥厌氧发酵产酸的净化 258

7.1 概述 258

7.2 污泥脱水速率与泥饼含水率的表征差异性研究 259

7.2.1 污泥比阻与脱水速率的相关性 260

7.2.2 污泥比阻与泥饼含水率的相关性 260

7.2.3 污泥黏度与脱水速率的关系 261

7.2.4 污泥黏度与泥饼含水率的关系 262

7.3 生物淋滤法改善产酸污泥脱水性能 263

7.3.1 生物淋滤过程中pH的变化 263

7.3.2 生物淋滤过程中污泥比阻的变化 264

7.3.3 生物淋滤过程中泥饼含水率的变化 264

7.3.4 生物淋滤过程中EPS的变化 266

7.3.5 生物淋滤过程对VFAs回收率的影响 266

7.4 生物骨架调理产酸污泥脱水研究 267

7.4.1 不同木屑的选择 268

7.4.2 不同粒径大小的木屑投加量对CST的影响 268

7.4.3 不同调理剂组合添加对脱水性能的影响 270

7.4.4 中试平台的构建与调试 271

7.5 鸟粪石沉淀法回收污泥发酵液中氮磷 272

7.5.1 材料与方法 272

7.5.2 pH的影响 273

7.5.3 n（Mg）/n（P）的影响 274

7.5.4 搅拌时间的影响 275

7.5.5 最优参数下氮磷回收效果 276

参考文献 277

第8章 污泥产挥发性脂肪酸的资源化利用 278

8.1 概述 278

8.1.1 VFAs作外加碳源强化污水脱氮除磷 279

8.1.2 污泥发酵液强化污水脱氮除磷研究进展 280

8.2 污泥产酸发酵液作外加碳源强化污水脱氮除磷 283

8.2.1 发酵液回用工艺 284

8.2.2 常温条件下碳源投加剂量对脱氮除磷效果的影响 287

8.2.3 低温条件下碳源投加剂量对脱氮除磷效果的影响 290

8.2.4 发酵液中氮磷的回收对强化脱氮除磷效果的影响 294

8.2.5 低温条件下碳源投加位点对脱氮除磷效果的影响 297

8.3 污泥产酸发酵液强化污水脱氮除磷机理研究 300

8.3.1 污泥发酵液和污水中碳源的比较 300

8.3.2 发酵液投加后各指标沿程变化 301

8.3.3 发酵液投加对反硝化效果的影响 303

8.4 酸和发酵液强化污水脱氮除磷的效果比较 304

8.4.1 污水进水、乙酸碳源和发酵液的性质 304

8.4.2 A2/O反应器运行参数 305

8.4.3 污泥的培养与驯化 306

8.4.4 各阶段氨氮和总氮的去除 306

8.4.5 各阶段总磷的去除 308

8.4.6 各阶段COD的去除 309

8.4.7 乙酸和污泥发酵液作为碳源强化污水脱氮除磷的比较 310

8.4.8 碳源投加量的理论分析 310

参考文献 311