烷基糖苷促进污泥厌氧发酵产挥发酸的效能与机理研究

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1、硕士学位论文烷基糖苷促进污泥厌氧发酵产挥发酸的效能与机理研究RESEARCHONEFFICIENCYANDMECHANISMOFALKYLGLUCOSIDESPROMOTINGANAEROBICFERMENTATIONOFSLUDGEFORVOLATILEFATTYACIDPRODUCTION杨中凯哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：X703.1学校代码：10213国际图书分类号：628.3密级：公开工学硕士学位论文烷基糖苷促进污泥厌氧发酵产挥发酸的效能与机理研究硕士研究生：杨中凯导师：贺诗

2、欣教授申请学位：工学硕士学科：环境科学与工程所在单位：环境学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:X703.1U.D.C:628.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONEFFICIENCYANDMECHANISMOFALKYLGLUCOSIDESPROMOTINGANAEROBICFERMENTATIONOFSLUDGEFORVOLATILEFATTYACIDPRODUCTIONCa

3、ndidate：ZhongkaiYangSupervisor：Prof.Shih-HsinHoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EnvironmentalScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofEnvironmentDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业

4、大学工学硕士学位论文摘要近年来，中国的污泥问题已经引起了严重的环境污染和公众的关注，且污泥总量和增长率都在逐年上升，但是有80%的污泥是被不恰当地处理和丢弃了，造成环境污染的同时还伴随着巨大的资源浪费。所以最近使用表面活性剂促进污泥发酵产挥发酸（VFAs）的研究逐渐引起了研究者的注意，通过发酵产酸，既对污泥进行了减量，又生产出了具有附加价值的VFAs。本论文以环境友好的生物表面活性剂烷基糖苷（APG）和二沉池活性污泥作为研究对象，通过向污泥发酵体系中投加6种APG以进一步提升产酸效果，并优化了反应条

5、件，对比分析了不同链长APG对污泥厌氧发酵产酸的影响。本研究致力于筛选出一种绿色无污染的高效表面活性剂以提升污泥发酵产酸的效果，并对其机理进行深入分析。本论文首先研究了不同碳链长、不同剂量的6种APG的投加对污泥厌氧发酵产酸的影响，发现相同的投加剂量下，长短链APG表现出了不同的产酸规律，且APG06实验组取得了最高的VFAs产量（348.6mgCOD/gVSS），向发酵液中释放了更少的氨氮和磷酸盐，但还没有达到其最佳的投加剂量。6种APG的加入都大幅提高了发酵液中溶解性多糖、蛋白质和COD的浓度，

6、随着APG链长的增加，对产甲烷的抑制作用不断加强。本论文的第二部分研究选取得到最高产酸量的APG06和取得相近产酸效果的最长链烷基糖苷APG1214进行了后续浓度优化实验,并从多个方面进行了对比。发现0.4g/gTSS的APG06的加入取得了最高的VFAs产量479.3mgCOD/gVSS，且其各种VFAs的组成比例适合利用，相比APG1214所需的投加剂量更低，发酵时间更短。发酵过程中APG1214实验组的氨氮释放量和速率要高于APG06实验组，APG06为污泥发酵产酸提供了更高的多糖浓度，但其溶

7、解蛋白质的能力略逊于APG1214，对产甲烷有抑制作用，但要弱于APG1214。本论文的第三部分对长短链APG促进污泥厌氧发酵产酸的机理进行了对比分析。通过以APG作为发酵底物的实验，发现APG06的降解程度和速率都要更优。通过群落分析，发现APG的加入促使发酵体系中形成了一个利于VFAs积累的种群结构：大量的水解、酸化菌群和极少量的产甲烷菌群，且APG06实验组内的细菌菌群更利于产酸，APG1214对细菌和产甲烷古细菌的杀伤能力更强。通过酶活性分析，发现APG06可以通过提升各种关键酶的活性来促进

8、产酸的各个过程，而I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文APG1214主要通过其较高的表面活性来促进有机质的水解，通过乳酸转化的途径来提高VFAs的产量。关键词：烷基糖苷APG；剩余污泥；表面活性剂；厌氧发酵；挥发酸；环境友好型；群落分析II哈尔滨工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTInrecentyears,theproblemofsludgeinChinahascausedseriousenvironmentalpollutionandpublicconcern,a