摘要
奇数碳挥发性脂肪酸（Odd-carbonvolatilefattyacids，OCFA）作为厌氧消化过程的中间产物，是合成聚羟基烷酸（Polyhydroxyalkanoates，PHAs）和生物脱氮除磷（Biologicalnitrogenandphosphorusremoval，BNR）的优质碳源。利用泔脚废油脂厌氧发酵生成OCFA，不仅有利于固体废弃物的无害化和减量化，还能够实现废弃资源的再利用。同时，该技术也能够解决目前城市废弃油脂的剩余量大和旧东等雨水充沛地区污水处理过程中碳源不足的问题，具有旧阔的发展前景和深远的实际工程意义。然而，目前此类研究主要采用的发酵方式是批次发酵工艺，其难以满足PHAs和BNR等下游工艺连续稳定的碳源供应需求。在此背景下，探寻合适的污泥接种源和连续稳定的发酵工艺正当其时，也非常有必要。因此，本文以OCFA的生产为目标，分别对污泥接种源的选择、稳定的发酵工艺和油酸及棕桐酸对发酵过程的影响三个方面进行试验，通过工艺优化和机理探究两个层面探究了奇数碳VFAs定向生产工艺的优化及长链脂肪酸的影响。 首先，本文运用了批次试验，在控制污泥浓度为MLSS=9.64±0.5g/L的条件下，分别接种了厌氧池污泥、好氧池污泥、二沉池剩余污泥和水解酸化污泥进行对比。试验分别测定溶解性化学需氧量（SollutedChemicalOxigenDemand，SCOD）、氧化还原电位（Oxidation-ReductionPotential，ORP）、pH值、挥发性脂肪酸（VolatileFattyAcids，VFAs）等指标。井且以VFAs浓度和OCFA/VFAs（质量分数）为最终的参考指标，结合显著性分析了解接种效果，进而确定最佳的接种污泥类型。试验结果显示，好氧池污泥是泔脚废油脂厌氧发酵生产OCFA的最佳污泥接种源。其发酵峰值时间为4d，VFAs最高浓度和OCFA最高占比分别为4219.2mg/L和89.0%，相比于空白试验组提高了194%和21.6%。此外，显著性分析结果显示，其与空白试验组的VFAs浓度和OCFA/VFAs的差异性具有统计学意义，处于极显著水平（P＜0.01）。 然后，在己选择污泥接种源和批次试验工况的基础上，开启了厌氧序列间歇式活性污泥（Anaerobicsequentialbatchreactor，ASBR）工艺的试运行。试验设置反应循环周期为5d，水力停留时间（Hydraulicretentiontime,HRT）为6.25d。井在第一周期后，每个周期开始前都将pH和NH4+浓度调节至第一周期的初始条件。通过测定过程中出水的NH4+、PO43-和OCFA/VFAs，确定了泔脚废油脂在ASBR工艺运行下的稳定性。结果显示，在ASBR工艺试运行过程中，第三周期和第四周期的SCODVFAs/SCOD和OCFA/VFAs波动范围在46.7%~73.3%和76.6%~90.9%，相较于前两个周期显著减小，试验结果也趋于稳定。井且，出水的NH4+和PO43-浓度波动范围小，PO43-浓度在67.92~108.94mg/L之间；NH4+浓度则在63.01~131.96mg/L范围之内，属于下游工艺利用的可调控范围。同时在微生物层面，确认了ASBR工艺稳定运行过程中的主要优势菌属Selenomonas、Prevotella、Propionispira、Megasphaera、Dialister和Veillonellaceae。 最后，为了在机理层面探明长链脂肪酸（Long-chainfattyacids,LCFA）对发酵产酸效果和产酸类型的影响，设计了简化试验。在课题组前期的研究的基础上，投加泔脚废油脂的主要水解产物油酸、棕桐酸和定量甘油（质量为3.5g，甘油质量约占废油脂质量的10%）模拟水解液配比。试验设置了棕桐酸的浓度梯度为0~15g/L；油酸的浓度梯度为0~12g/L。分别研究了不同浓度油酸与棕桐酸对发酵过程的影响。试验结果显示，油酸和棕桐酸的投加，对产酸过程均会产生滞后影响，且棕桐酸的滞后效果要显著大于油酸。且当油酸投加量为4g/L时，有利于丙酸的累积。而随着油酸浓度逐渐增加，发酵类型则由丙酸型发酵转变为丁酸型发酵。棕桐酸试验组无论是何种浓度，发酵结果均表现为丁酸型发酵。在微生物层面，其中各试验组表现差异性最明显的菌属为Veillonellaceae科中的Propriospina属，油酸试验组的相对丰度相较于空白对照组高出239.5%，相较于棕桐酸试验组高出16.2倍。
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