【摘要】：城市的快速發(fā)展導(dǎo)致了人口增長(zhǎng)、城市擴(kuò)張以及廢棄物不斷增加,由此產(chǎn)生的大量糞便污泥(FS)帶來(lái)了各種各樣的問(wèn)題。糞便污泥的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較高,可作為農(nóng)業(yè)肥料使用,但未消毒的糞便中含有致病微生物,會(huì)導(dǎo)致疾病的傳播。因此本研究采用乳酸發(fā)酵(LAF)、生物脫水干化及熱解處理對(duì)FS進(jìn)行消毒并實(shí)現(xiàn)資源化利用,得出的主要結(jié)論如下:乳酸可以降低細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的pH值,從而抑制多種微生物的生長(zhǎng),因此乳酸可以滅活糞便中致病微生物的生長(zhǎng)。本研究采用乳酸發(fā)酵法對(duì)FS進(jìn)行消毒抑臭,首先將接種乳酸菌粉、發(fā)酵木薯粉和發(fā)酵米粉三種物料分別與糞便污泥以相同比例(如1:1)混合發(fā)酵。研究結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)21天的發(fā)酵后,乳酸菌接種物、發(fā)酵木薯粉和發(fā)酵米粉三種處理的最終平板計(jì)數(shù)分別為8.6×108 FFU/100mL、2.4× 108 CFU/100mL和0 FFU/100mL,只有發(fā)酵米粉可以完全滅活指示生物(糞大腸菌群)。然后以發(fā)酵米粉和紅糖為主要原料制備LAB培養(yǎng)基,反應(yīng)七天后,FS和LAB培養(yǎng)基為1:1和2:1的反應(yīng)器中糞大腸菌群的濃度降至初始濃度的一半。經(jīng)過(guò)15-17天的反應(yīng),兩組反應(yīng)器中的糞大腸菌群完全消除,低于檢測(cè)限(3log10CFU/100mL),而對(duì)照組的糞大腸菌群數(shù)量為2.3 ×108 CFU/1100mL。此外,添加10-15%紅糖和發(fā)酵米粉的LAF工藝能夠有效抑制FS的氣味。生物脫水干化可以通過(guò)微生物對(duì)有機(jī)物的降解產(chǎn)熱來(lái)降低FS的含水量,并且產(chǎn)生的熱量可以為滅活病原體和去除異味創(chuàng)造條件。本研究生物脫水預(yù)處理和熱解將經(jīng)過(guò)LAF消毒后的FS轉(zhuǎn)化為生物炭,生物脫水過(guò)程持續(xù)35天。研究結(jié)果表明,加入10%生物炭和干葉后,有助于反應(yīng)器中含水量降低,1:1、2:1、3:1反應(yīng)器和對(duì)照組的最終含水量分別為35.19%、37.3%、38.9%和65%。熱解過(guò)程中,450℃條件下生成樣品的pH值高于350℃條件,而且所有生物炭的pH值都是堿性的,證明該生物炭可用于改善酸性土壤的pH值。同時(shí)熱解工藝保證了 100%的病原體滅活,產(chǎn)生的糞便生物炭具有重要應(yīng)用價(jià)值。為了解公眾對(duì)在農(nóng)業(yè)中使用衛(wèi)生處理后FS的接受程度,在尼日利亞克里斯河州和卡杜納州對(duì)公眾進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示,大多數(shù)受訪者支持對(duì)糞便污泥進(jìn)行管理,以實(shí)現(xiàn)資源回收。其中,54%的受訪者對(duì)現(xiàn)在的衛(wèi)生方法表示滿意,78%的受訪者支持糞便污泥管理(FSM),72%的受訪者支持使用消毒后的FS改良土壤,62%的受訪者對(duì)生物炭產(chǎn)品的外觀感到滿意。結(jié)果表明,在農(nóng)村和城市中心利用廢棄物作為營(yíng)養(yǎng)源構(gòu)建生態(tài)衛(wèi)生系統(tǒng),具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)并有利于衛(wèi)生和可持續(xù)發(fā)展。本研究結(jié)果表明采用發(fā)酵米粉和紅糖對(duì)FS進(jìn)行乳酸發(fā)酵可以有效滅活致病微生物并抑制臭味,消毒后FS經(jīng)過(guò)生物脫水干化和熱解處理生成生物炭實(shí)現(xiàn)資源化利用,提供了一種低成本可持續(xù)的衛(wèi)生技術(shù),有助于建立衛(wèi)生安全的糞便管理系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703
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本文編號(hào)：2682875