【摘要】：隨著活性污泥技術(shù)在污水處理領(lǐng)域發(fā)展的同時導致副產(chǎn)物—剩余污泥大量的產(chǎn)生。剩余污泥含有大量的有機污染物、病原體等有毒有害物質(zhì),若是剩余污泥得不到有效地處置會對生態(tài)環(huán)境造成潛在危害,剩余污泥的減量化和資源化問題已成為城市建設(shè)進程中的最緊迫的問題。高溫熱水解厭氧消化技術(shù)由于具有處理速率高,消化周期短、能源回收等優(yōu)點已成為剩余污泥的主要處理技術(shù),但由于高溫厭氧消化系統(tǒng)中缺乏耐高溫厭氧環(huán)境的有效微生物以及熱水解后污泥中含有復雜的有毒物質(zhì)。因此,需要通過篩選及接種嗜熱菌以提高剩余污泥在厭氧消化系統(tǒng)中的降解效率。產(chǎn)酸菌在剩余污泥中大量存在且生長速率快,適應的溫度范圍廣,能夠在高溫環(huán)境下存活;另一方面,在污泥厭氧消化過程中,產(chǎn)酸菌能夠?qū)⒎侨芙庑缘挠袡C物質(zhì)分解并轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性物質(zhì),這些轉(zhuǎn)化后的溶解性物質(zhì)能夠為產(chǎn)甲烷菌生長繁殖提供營養(yǎng)物質(zhì);產(chǎn)酸菌通過自身活動能夠消除厭氧消化初期所帶入的溶解氧,并且能夠裂解苯環(huán)、重金屬等對產(chǎn)甲烷菌有害的物質(zhì)。因此,篩選分離能高效處理污泥的產(chǎn)酸菌是高溫熱水解厭氧消化技術(shù)成功的關(guān)鍵。本研究從污水處理廠的剩余污泥中篩選出三株產(chǎn)酸菌,并且提取了菌株的DNA進行了基于16S rRNA擴增及測序,通過系統(tǒng)發(fā)育分析確定了其生物學地位。而且,將篩選出的產(chǎn)酸菌株加入到高溫厭氧消化反應器進行消化性能測試并選出優(yōu)勢產(chǎn)酸菌進行優(yōu)化實驗,為構(gòu)建基于利用產(chǎn)酸菌處理高溫熱水解污泥技術(shù)提供基礎(chǔ)依據(jù)。研究表明篩選出的三株產(chǎn)酸菌(編號:AFB-1、AFB-2、AFB-3)均能在高溫厭氧消化反應器中生長,借助分子生物學手段進行鑒定得出三株產(chǎn)酸菌分別為凝結(jié)芽孢桿菌屬和大腸桿菌屬。命名為Bacillus coagulans AFB-1,Bacillus coagulans AFB-2,Escherichia coli AFB-3。測序結(jié)果已提交至Genebank(登錄號:KY170856、KY170857、KY170858)。厭氧消化實驗表明添加凝結(jié)芽孢桿菌(Bacillus coagulans AFB-1)能獲得最佳的VS去除率42.7%和TCOD去除率44.7%。探究污泥厭氧消化增溶度實驗發(fā)現(xiàn)添加凝結(jié)芽孢桿菌(Bacillus coagulans AFB-1)、凝結(jié)芽孢桿菌(Bacillus coagulans AFB-2)和大腸桿菌(Escherichia coli AFB-3)的污泥溶解率(SR)分別達到20.8±2.2%,17.7±1.48%和11.1±1.53%。利用氣相色譜儀對污泥的揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)的濃度和成分進行了探討,結(jié)果表明,VFAs濃度比對照組分別提高了98.5%、53.0%和11.6%。生化甲烷潛力(BMP)實驗表明通過接種凝結(jié)芽孢桿菌(Bacillus coagulans AFB-1和Bacillus coagulans AFB-2),沼氣產(chǎn)量增加了90.7%和75.3%,然而添加大腸桿菌(Escherichia coli AFB-3)的沼氣產(chǎn)量并沒有增加。探究優(yōu)勢菌種凝結(jié)芽孢桿菌(Bacillus coagulans AFB-1)在接種量為10%、20%、30%和40%的厭氧消化處理效果以及微生物生長情況,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)凝結(jié)芽孢桿菌(Bacillus coagulans AFB-1)在接種量為30%時,生物量、VS、TCOD去除率均達到最佳。以上結(jié)果說明產(chǎn)酸菌能夠在高溫厭氧環(huán)境下生長,且能夠高效處理高溫熱水解污泥。特別是接種30%凝結(jié)芽孢桿菌(Bacillus coagulans AFB-1)時,生物量、污染物去除率和厭氧消化性能均達到最佳。
【圖文】：

污水處理廠的推廣在很大程度上緩解了水污染。其中活性率、運用成熟等特點已成為目前世界上應用最為普遍的一該技術(shù)與常規(guī)膜處理工藝相比，活性污泥處理技術(shù)的運用更單元能處理大于其體積 10 倍的污水[1]。然而，隨著污水發(fā)展，其副產(chǎn)物—剩余污泥大量產(chǎn)生與處理的問題也日益由曝氣池中微生物體自身生長繁殖所產(chǎn)生，并且從污水處污泥濃縮池排出。剩余污泥是具有土腥味的黃褐色絮狀體上[2]。因為剩余污泥在污水處理工藝中不需要返回曝氣池中大量剩余污泥需要外排處理。據(jù)統(tǒng)計，中國在 2012 年剩00 萬噸，至 2015 年，其值增加到 3400 萬噸[3]。據(jù)有關(guān)數(shù)水率以 80%計，預計到 2020 年將達到 6000 萬～9000 萬噸防治行動計劃》出臺并提出進一步推進城市污泥處理處置所未有的重視。因此，關(guān)于如何經(jīng)濟安全地處理剩余污泥待解決的問題。

1.2.4 高溫熱水解污泥厭氧消化技術(shù)剩余污泥厭氧消化作為一種剩余污泥穩(wěn)定化處理技術(shù)，具有改善污泥性能耗低和可回收污泥生物質(zhì)能的特點，已逐漸成為剩余污泥資源化利用的主要術(shù)之一。但由于剩余污泥中含有難溶解的有機物，使得污泥水解成為限制厭氧化效率的重要瓶頸。污泥強化預處理可有效提高污泥細胞壁的破壞，溶出胞內(nèi)機物，最大化回收剩余污泥中的有機能源[35]。在此基礎(chǔ)上，，許多研究嘗試從氧消化第一階段水解過程提高反應速率，因而，高溫熱水解污泥厭氧消化技術(shù)運而生。高溫熱水解污泥厭氧消化技術(shù)是熱水解預處理與厭氧消化處理技術(shù)的結(jié)指在一定的溫度和壓力下，對剩余污泥進行熱水解處理，使剩余污泥中的胞外合物及大分子有機物發(fā)生水解成為小分子物質(zhì)，再經(jīng)熱量回收通過高溫厭氧消池內(nèi)微生物菌群厭氧分解，使剩余污泥中有機物快速分解生產(chǎn)沼氣，剩余污泥脫水干化處理利用，實現(xiàn)污泥的快速消化減量及資源化利用的工藝技術(shù)，其工流程見圖 1.3。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703;X172

【參考文獻】

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1 陳育新;韓珍;郭慶東;;中國白酒中呈香呈味物質(zhì)研究進展[J];食品研究與開發(fā);2015年02期

2 楊卓;陳婧;李術(shù)娜;;土壤中產(chǎn)酸菌的篩選及其對重金屬生物有效性影響[J];環(huán)境科學與技術(shù);2014年12期

3 程偉;吳麗華;徐亞磊;秦俊哲;謝國排;王明才;;濃香型白酒釀造微生物研究進展[J];中國釀造;2014年03期

4 李琳;;污泥厭氧消化技術(shù)發(fā)展應用現(xiàn)狀及趨勢[J];中國環(huán)保產(chǎn)業(yè);2013年08期

5 孫曉;;高含固率污泥厭氧消化系統(tǒng)的啟動方案與試驗[J];凈水技術(shù);2012年03期

6 楊海英;張振宇;佐玉梅;杜剛;;腌菜中乳酸菌的分離及產(chǎn)酸菌篩選研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2012年13期

7 楊順生;陳鈺;曹洲榕;;德國污水處理考慮減排的工程實例及思考[J];四川環(huán)境;2012年02期

8 嚴媛媛;劉曉光;戴曉虎;;污泥厭氧消化預處理技術(shù)綜述[J];四川環(huán)境;2012年02期

9 李波;唐云容;毛曉紅;;濃香型白酒產(chǎn)酸細菌的分離篩選[J];釀酒科技;2011年09期

10 唐建國;林潔梅;;對城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)路線選擇的思考[J];給水排水;2011年09期

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1 羅琨;外加水解酶強化剩余污泥水解和酸化的研究[D];湖南大學;2013年

2 苑宏英;基于酸堿調(diào)節(jié)的剩余污泥水解酸化及其機理研究[D];同濟大學;2006年

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1 韓玉偉;北京城市污泥熱水解—厭氧消化組合工藝效能研究[D];北京工業(yè)大學;2016年

2 林鴻;市政污泥熱水解特性及提高厭氧消化性能的研究[D];福建師范大學;2016年

3 張偉;低溫沼氣發(fā)酵產(chǎn)酸菌的分離鑒定及發(fā)酵特性研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學;2014年

4 王廣啟;高固體含量城市污泥熱水解—厭氧消化中試研究[D];清華大學;2013年

5 袁棲;蘭州地區(qū)剩余污泥高溫厭氧處理試驗研究[D];蘭州交通大學;2013年

6 王偉;剩余污泥中/高溫厭氧消解酸化系統(tǒng)中特效產(chǎn)酸菌的選育[D];南京理工大學;2013年

7 宋鈞玲;秸稈發(fā)酵產(chǎn)酸復合菌群的篩選及其培養(yǎng)條件優(yōu)化[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

8 楊曉暉;泡菜中低溫發(fā)酵乳酸菌的分離鑒定及發(fā)酵工藝的研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學;2005年

本文編號：2654194