聚丙烯酰胺强化餐厨垃圾水解液固液分离效能及机理分析

餐厨垃圾水解液具有高COD、高C/N比的特点,可作为外加碳源应用到污水处理厂生化处理单元。然而,其富含的大颗粒有机物不易被微生物利用,可能会导致污水处理厂出水悬浮物和COD浓度增高,阻碍了餐厨垃圾水解液的资源化利用。针对该难题,采用阴-阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)配合使用的方法,用以强化去除餐厨垃圾水解液中的大颗粒有机物。实验结果表明:在pH=5时,依次投加3.2 mg·gTSS^(-1)的阴离子型PAM(APAM)与4.0 mg·gTSS^(-1)的阳离子型PAM(CPAM),餐厨垃圾水解液的归一化毛细吸水时间(CSTn)可从19.12 s·L·gTSS^(-1)降至0.61 s·L·gTSS^(-1),实现了较好的固液分离;在该条件下餐厨垃圾水解液上清液中溶解性COD(SCOD)的去除率达52.81%,而BOD_(5)基本保持不变,BOD_(5)/SCOD由0.12升高至0.26,大幅提升了可生化性。此外通过对水解液二维红外相关光谱图的分析可知,处理系统对蛋白质的高效去除是促进水解液固液分离的主要原因。该研究结果对餐厨垃圾水解液的资源化利用有一定的指导作用。

餐厨垃圾水解酸化液应用于污水厂的研究

本文模拟餐厨垃圾水解酸化液纳入光明水质净化厂的实验,研究了餐厨垃圾水解酸化液纳入污水处理厂作为碳源补充的可行性。结果表明:餐厨垃圾水解酸化液可补充污水处理过程微生物新陈代谢所需的碳源和无机盐,加入餐厨垃圾水解酸化液能提升总氮去除率,从83%提升至91%,改善出水水质的同时,为污水处理厂节省碳源投加量,降低生产运营成本。

餐厨垃圾水解液分批培养酿酒酵母产油脂动力学模型的建立

为提高餐厨垃圾水解液发酵产油脂量,探究其发酵生产规律,以Saccharomyces cerevisiae As2.516为供试菌株,以初始餐厨垃圾水解液加入量90%(V/V)、接种量10%(V/V)、初始pH值6、培养温度30℃、搅拌速率180 r/min、通气量2.5 L/min、发酵周期10 d为基础发酵条件进行1 L发酵罐批式发酵。实验结果表明:S.cerevisiae As2.516发酵过程中菌体生物量的积累呈一条S型曲线,油脂的生产表达与菌体的生长有紧密关联性。基于Logistic方程、Luedeking-Piret方程和物料平衡计算分别构建了该菌株的菌体生长、油脂产物生成、底物还原糖消耗3个分批发酵动力学模型,其中菌体生长动力学模型为:1.0241(1)13.05??dx x xdt、底物还原糖消耗动力学模型为:??0.4787?0.0348?0.1055ds dx dp xdt dt dt、油脂产物生成动力学模型为:?0.2979?0.00406dp dx xdt dt,所构建动力学模型的计算值与实验值拟合效果良好,其相关系数R2分别为0.9979、0.9957和0.9565,模型能揭示餐厨垃圾水解液培养菌体产油脂发酵过程中菌体生长、油脂合成以及底物还原糖消耗的基本特征。

餐厨垃圾水解液培养酿酒酵母发酵产油脂的影响因素

为提高餐厨垃圾水解液发酵产油脂量,探究其发酵生产特征和影响因素,以Saccharomyces cerevisiae As2.516为供试菌株,以初始餐厨垃圾水解液加入量90%(V/V)、搅拌速率180 r/min、通气量2.5 L/min、发酵周期10 d为基础发酵条件进行1 L发酵罐发酵。实验结果表明发酵过程受初始p H值、温度、接种生物量、还原糖含量及无机盐、金属离子浓度影响。其中最适宜初始培养条件为:p H值6、温度30℃、接种量10%,该条件下生物量、油脂产量及产物转化率最大。以实验最适宜培养条件为基础发酵条件时,S.cerevisiae发酵第7d油脂产量最高,为4.26 g/L,生物量12.95 g/L,油脂产率32.9%。经气相色谱分析发酵所得脂肪酸主要由C16及C18脂肪酸组成,其中不饱和脂肪酸占72.09%。餐厨垃圾水解液中无机盐离子含量丰富,外加钾、镁、锰等金属离子抑制菌体生长并影响油脂合成,除微量Cu SO4·5H2O(1×10-4 g/L)外,无需添加其它无机盐。S.cerevisiae利用餐厨垃圾水解底物具有谱宽和抗逆性。

餐厨垃圾水解液发酵产油脂特性及动力学研究

为探究餐厨垃圾水解液发酵产油脂的动力学特征和影响因素,以Saccharomyces cerevisiae As2.516(S.cerevisiae As2.516)为供试菌株,在初始餐厨垃圾水解液加入量为90%、搅拌速率为180 r/min、通气量为2.5 L/min、发酵周期为10 d的条件下,进行1 L发酵罐发酵实验。实验结果表明,S.cerevisiae As2.516的最优初始培养条件如下:pH值为6、温度为30℃、生物接种量为10%;在此实验条件下,发酵第7天油脂产量最高达4.6 g/L,此时生物量为13 g/L,油脂产率为36.1%;发酵产生的脂肪酸主要由C16和C18脂肪酸组成。餐厨垃圾水解液中的无机盐钠(Na^(+))、钾(K^(+))、铁(Fe^(3+))、镁(Mg^(2+))、锰(Mn^(2+))含量丰富,除需添加微量硫酸铜(CuSO_(4)·5H_(2)O,0.1 mg/L)外,无需额外添加其他无机盐。同时基于Logistic方程和Luedeking-Piret等方程建立了S.cerevisiae As2.516菌体生长、产物生成、底物还原糖消耗3个发酵动力学模型,较好地描述了餐厨垃圾水解液培养菌体产油脂发酵过程中菌体生长、油脂合成以及底物还原糖消耗的过程。

餐厨垃圾水解酸化液作碳源的脱氮效果研究

针对餐厨垃圾水解酸化液作外加碳源的反硝化脱氮效果进行研究,考察了人工配水条件下水解酸化液反硝化处理的适宜 COD/NO3--N 比范围,在适宜COD/NO3--N 比条件下与甲醇、乙酸钠的反硝化效果进行对比,并验证了水解酸化液对于生活污水的反硝化效果.结果表明,人工配水条件下利用水解酸化液作碳源的适宜COD/NO3--N 比为4.9-6.0,反硝化速率最高可达25.0mg NO3--N/（gVSS·h）.反应过程存在2个不同的硝态氮去除速率阶段,并出现了亚硝氮积累.餐厨垃圾水解酸化液为含多种VFA成分的混合物,其反应过程中硝态氮的去除速率比甲醇、乙酸钠等纯物质做碳源时的硝态氮去除速率快.将餐厨垃圾水解酸化液用于生活污水脱氮处理,当COD/NO3--N 比为6时,水中的硝态氮以及亚硝氮均能够得到较为彻底的去除.

餐厨垃圾水解液与传统碳源的脱氮效果比较

采用自配餐厨垃圾在pH值为6、温度为35℃、TS为100 g/L的条件下进行厌氧消化,并利用其水解产生的酸化液作为外加碳源进行反硝化脱氮试验,考察了水解酸化液、甲醇、乙酸钠等三种碳源在相同COD/NO-3-N值下的脱氮效果。在COD/NO-3-N值约为5、NO-3-N初始浓度约为35 mg/L及常温条件下,甲醇、乙酸钠和水解酸化液的反硝化速率分别为7.4、13.8及16.3 mgNO-3-N/(gVSS·h)。水解酸化液作外加碳源的反硝化过程经历了两个不同NO-3-N去除速率的反应阶段,且反应过程中存在NO-2-N积累。利用基于Monod方程的动态模型对反硝化过程进行模拟,并与零级反应的反硝化速率进行比较。结果表明,以甲醇、乙酸钠、水解酸化液作碳源的反硝化速率分别为8.50、14.14、18.67 mgNO-3-N/(gVSS·h),其对甲醇和乙酸钠的模拟效果较好,而水解酸化液中由于存在多种物质同时进行反应,故模拟结果与试验结果的拟合度不高。