剩余污泥高溫微氧溶胞預(yù)處理及其發(fā)酵產(chǎn)酸性能研究.pdf

1、近年,由于污水處理過程中產(chǎn)生大量的剩余污泥,其處理處置及資源化成為全球共同關(guān)注的焦點(diǎn)。由于剩余污泥水解是污泥消化的限速步驟,因此本文采用高溫微氧溶胞預(yù)處理方法和微生物群落解析手段,探索對剩余活性污泥水解及發(fā)酵產(chǎn)酸性能提高的可行性,考察反應(yīng)體系中微生物細(xì)胞的溶解效能。
　　通過對實(shí)驗(yàn)組反應(yīng)器進(jìn)行梯度曝氣,獲得最佳曝氣條件,進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)溫度,并采用大腸桿菌為模式菌株,模擬預(yù)處理實(shí)驗(yàn),應(yīng)用聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)技術(shù)觀察

2、大腸桿菌預(yù)處理前后蛋白溶出情況。根據(jù)優(yōu)化的參數(shù)條件分別對活性污泥和大腸桿菌進(jìn)行電鏡掃描,觀察高溫微氧預(yù)處理?xiàng)l件對微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。
　　研究結(jié)果表明,當(dāng)溫度為70℃,曝氣量為0.07vvm時,處理時間24h時實(shí)驗(yàn)組預(yù)處理效果明顯,對剩余污泥具有較好的溶胞作用;大腸桿菌經(jīng)高溫微氧預(yù)處理后,在上清液檢測到蛋白條帶,大腸桿菌細(xì)胞壁被裂解,進(jìn)一步證明高溫微氧法預(yù)處理對剩余污泥具有較好的溶胞作用,促進(jìn)大分子有機(jī)物溶出細(xì)胞壁,作為營養(yǎng)物

3、質(zhì)被產(chǎn)酸發(fā)酵微生物利用;結(jié)合電鏡掃描結(jié)果,證實(shí)高溫微氧預(yù)處理剩余污泥對微生物細(xì)胞及菌膠團(tuán)的溶胞和水解作用顯著。
　　對高溫微氧預(yù)處理后的剩余污泥進(jìn)行厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵實(shí)驗(yàn),采用變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術(shù)對剩余活性污泥中微生物群落結(jié)構(gòu)的多樣性進(jìn)行分析,結(jié)果表明,經(jīng)高溫微氧預(yù)處理的剩余污泥表現(xiàn)出良好的產(chǎn)酸性能,能夠在較短的時間內(nèi)積累大量的揮發(fā)酸,高溫微氧實(shí)驗(yàn)組96h時產(chǎn)酸量達(dá)到3149mgCOD/L。同時對揮發(fā)酸的組分含量影響較大,尤

4、其是乙酸所占比例提高,在96h時達(dá)到總揮發(fā)酸產(chǎn)量的50％,有利于作為底物被進(jìn)一步利用;PCR-DGGE分析表明在不同預(yù)處理?xiàng)l件下,系統(tǒng)內(nèi)微生物多樣性受到一定程度的影響。經(jīng)預(yù)處理剩余污泥在厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸過程中其微生物種群迅速調(diào)整以適應(yīng)環(huán)境變化,一些在厭氧反應(yīng)器中發(fā)揮重要作用的微生物菌屬如紅環(huán)菌屬(Rhodocyclus)、β-變形菌綱(Betaproteobacteria)等大量繁殖,在系統(tǒng)中占據(jù)重要的位置。為解釋預(yù)處理剩余污泥在厭氧發(fā)酵過