利用剩余污泥合成可生物降解塑料－PHA的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 曲波 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-06-07 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 刘俊新 |
| 关键词 | 剩余污泥 可生物降解塑料 产酸发酵 动态底物投加方式 活性污泥 PHA PHB 污泥资源化 excess sludge biodegradable thermoplastic acidogenic fermentation dynamic feeding regime Polyhydroxyalkanotes (PHA) Polyhydroxybutyrate (PHB) recovery of excess sludge |
| 其他题名 | Production of biodegradable thermoplastics-PHA from excess sludge |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 剩余污泥的处理和处置是当前环境工程面临的一个严峻挑战。剩余污泥往往被视为无用的废弃物，经过简单的处置后排放于环境中。但是，剩余污泥的主要成分是有机质，这些有机质若经过适当的技术完全可能被转化有用的资源而加以循环利用。针对这种情况，本研究提出了一个剩余污泥处理的新工艺。在这个工艺中，剩余污泥最终被转化为可生物降解塑料－聚羟基链烷酸酯(PHA)。 本研究提出的工艺由两段组成。在第一段，剩余污泥经产酸发酵，产生短链挥发性脂肪酸(VFAs)；在第二段，VFAs作为底物，被动态底物投加方式下培养的活性污泥贮存为胞内聚合物PHA。根据此工艺特点，首先研究了活性污泥利用人工配制的培养液贮存PHA的最佳操作条件，以及不同的碳源底物对贮存过程的影响。考察了pH值对污泥产酸发酵效率和产物成分的影响，并在此基础上进行了污泥发酵液作为底物合成PHA的试验研究。取得的主要研究结果如下： 动态底物投加方式操作SBR可以有效地选择和富集出具有PHA贮存能力的活性污泥微生物，SBR排出的污泥在批次反应器中可以快速地吸收底物并将其贮存为PHA。溶解氧浓度对PHA的贮存过程有显著影响，提高溶解氧浓度有利于PHA产率和胞内含量的提高。污泥的代谢过程对pH值不敏感，在7.0到10范围内，PHB贮存过程无需控制pH值。选择适宜的F/M比是饱和污泥贮存能力的关键，试验中F/M＝4.5Cmmol Cmmol-1，DO=70%条件下，获得了最高的PHA含量，64%。 短链挥发性脂肪酸(VFA)成分对PHA贮存产率和HB单体和HV单体比例有明显影响。试验中确定了乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的代谢途径和各自的动力学参数，并由此建立了底物成分和产物组成之间的相关性。 经热处理后，剩余污泥的连续产酸的效率提高， TSS去除率最高可达51%，发酵液的主要成分为短链VFA，占全部SCOD的85%以上。调节厌氧发酵的pH值，可以获得不同成分的VFA。 实现了利用剩余污泥发酵液合成PHA的完整工艺，每1kg干污泥可转化为99.6g PHA。并且通过调节厌氧发酵的pH值，可以获得不同成分的VFA，进而获得了包含不同比例HB单体和HV单体的PHA。 本研究提出的剩余污泥处理工艺，无论是产酸段还是PHA贮存段，均采用混合微生物培养，而且第二段在开放体系中完成，与纯培养技术相比，操作简便，运行费用低廉。最终产物PHA可完全生物降解，是一种非常有应用前景的环境友好材料。 |
| 学科主题 | 固体废弃物资源化 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-05-25 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/188]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_水污染控制实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曲波. 利用剩余污泥合成可生物降解塑料－PHA的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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