APG06与CTAB联合预处理下的活性污泥产中链脂肪酸研究

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随着污泥产量的逐年增长,如何高效经济的处理污泥愈加被人们重视。污泥作为一种固体废弃物,含有较高的有机质,具有回收利用价值。为了解决污泥带来的环境问题,实现污泥处理的同时,绿色经济地得到更具价值的资源化产品,进行污泥的产酸资源化研究很有必要。本研究通过使用阳离子化学表面活性剂溴代十六烷基三甲胺(CTAB)与绿色廉价的非离子生物表面活性剂正己基葡糖苷(APG06)联用,研究了联合预处理下的水解酸化效果,以及在以1:1摩尔比添加乙醇作为电子供体进行厌氧发酵的情况下的脂肪酸的转化效率。主要结论如下:(1)在污泥的水解酸化方面,经过表面活性剂联合预处理后,可使得污泥上清液中SCOD、氨氮、溶解性蛋白质和多糖、EPS都有不同程度的提升,可以有效破解污泥结构,增加污泥水解酸化效率。而且更高剂量的APG06更有利于联合预处理下的污泥水解酸化。在污泥粒径削减方面,主要对小粒径改善效果更高,随着APG06用量的提升,更有利于对总粒径的削减;在联合预处理中,AC1515实验组条件下SCFA产量最佳,为50.20 mmol/L,且相比于单独使用一种表面活性剂也具有更好的产酸效果。(2)在经过APG06和CTAB联合预处理后,可改善微生物多样性和物种丰富度,筛分出部分优势菌种。随着联合预处理中APG06用量的提高,反应体系不利于拟杆菌门菌种的生长,有利于厚壁菌门菌种的生长。拟杆菌门中有利于提高产乳酸和产丙酸相关酶的活性的norank_f__Bacteroidetes_vadin HA17等菌种逐渐减少,产生了可作电子供体的乳酸。其中AC1515实验组条件下更有利于产酸过程的发生。同时,厚壁菌门中的梭菌及Clostridium_sensu_stricto_1等菌属逐渐成为优势菌种,这有利于碳链延伸反应的进行,有利于MCFA合成的。(3)在未添加乙醇的联合预处理条件下,污泥水解产酸过程主要提高了乙酸、丙酸及正戊酸的产量。其中,对正戊酸提升效果最为显著,可有效提高大分子量SCFA的产率。对污泥水解产酸效果为AC1515实验组>AC2015实验组>AC1015实验组。AC1515预处理条件下乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、正戊酸的产酸效率分别是Blank实验组的2.18、2.87、1.24、1.15、9.01倍。(4)添加乙醇作为碳链延伸的电子供体后可有效促进SCFA向MCFA的转化,更充分的利用乙酸和正戊酸得到更长链的脂肪酸,主要表现为正辛酸选择度>正庚酸选择度>正己酸选择度;其中,AC1515实验组在对正辛酸的转化上略低于另外两个实验组;而在正庚酸的转化上,更大剂量的APG06投加可一定程度上提高正庚酸的选择度。在AC2015实验条件下,添加乙醇对正己酸、正庚酸、正辛酸的增产,约为无乙醇添加时的10.11、13.26、10.37倍。在AC1515实验组条件下,最终所得MCFA总产量最高,为6.84±0.10 g COD/L;正己酸、正庚酸和正辛酸相比Blank实验组分别增长14.28%、11.50%和11.29%。
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