腐殖酸抑制厌氧消化过程实验研究

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1、分类号TU99学号1108140312005学位论文腐殖酸抑制厌氧消化过程实验研究Experimentalstudyontheinhibitionofhumicacidontheprocessofanaerobicdigestion任冰倩指导教师姓名郝晓地教授北京建筑大学申请学位级别硕士学位类别工学硕士专业名称市政工程年级2012级论文答辩时间2015年06月学位授予单位和日期北京建筑大学2015年07月答辩委员会主席王洪臣论文评阅人刘俊新付昆明北京建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和

2、致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签字日期:^月义日北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于北京建筑大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手

3、段保存和汇编学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名校内导师签名：乂忿年&月妹曰-y>t^年/月乂曰校外导师签名：年月日摘要摘要污水处理厂“碳中和”运行目标促进了对剩余污泥厌氧消化转化能源的深入研究。但是水解限速一直是困扰厌氧消化能源转化效率的瓶颈，这是因为一方面剩余污泥中含有较多木质纤维素、腐殖质等大分子难降解有机物成分，而另一方面腐殖质及水解产物（如，长链脂肪酸等）还会抑制胞外水解酶的活性。其中，腐殖质对污泥有机物水解的抑制较为明显，这与腐殖质分子结构密切相关；其分子结构中含氧官能团（羧基等）对微生物胞外水解酶上的活性点位——氨基具有很强的亲和性与结合力，从而减少活性

4、点位与其他有机质接触的机会，导致有机质水解效率变差。研究表明，无机阳离子可以有效结合腐殖酸上的羧基，从而避免水解酶活性点位被腐殖酸屏蔽的现象，以减轻腐殖酸对水解酶的抑制作用。因此，以添加金属阳离子方式缓解有机质水解限速问题值得实验与理论研究。本研究分别以市政污水处理剩余污泥和实验室合成污水产泥为底物，以厌氧消化小试实验为基础，观察腐殖酸对剩余污泥厌氧消化的抑制作用，然后尝试通过投加阳离子2+2+3+（Ca、Mg与Fe）方式缓解水解抑制现象，并以最终产气量（CH4）方式衡量阳离子对水解的掩蔽作用。实验室合成污水（纯水配水）产泥实验结果表明，腐殖酸确实可以抑制污泥有机质的水解过程，当腐殖酸投加量为

5、250mg/gVSS时，CH4产量较没有腐殖酸介入的空白试2+2+验下降了9.2%；二价阳离子（Ca、Mg）投加后具有掩蔽抑制水解的作用；当阳离子2+在厌氧消化污泥液相中含量达到500mgCa/L时，水解的抑制作用可被完全掩蔽。对市政污水处理剩余污泥实验发现，因北方给水水源多以地下水为主，使得污泥中2+2+Ca、Mg等离子的含量已经超过完全掩蔽腐殖酸抑制水解作用的含量，所以，继续投加阳离子，不但无助于掩蔽抑制水解作用，反而使得液相中溶解性多糖、蛋白质絮凝、沉淀，降低了厌氧消化产CH4产量。关键词：碳中和；剩余污泥；厌氧消化；腐殖酸；水解；甲烷（CH4）。ⅠAbatractAbatractThe

6、goalof“CarbonNeutral”operationofWWTPsisstimulatingin-depthstudyonenergyconversionofexcesssludgethroughanaerobicdigestion.However,theenergyconversionefficiencyoftraditionalanaerobicdigestionhasbeenrestrictedbytheratelimitingstep-hydrolysis.Theslowhydrolysisrateisattributedtothelargeamountofrefractory

7、organicmattersintheexcesssludge,whichincludeslignocellulose,humicacidandmacromolecular.Inaddition,thepresencehumusandhydrolysisproducts(suchaslongchainfattyacid)mayalsoinhibittheactivityofextracellula