內源酶生物預處理強化污泥厭氧消化效能的研究.pdf

1、污泥厭氧消化是目前應用最為廣泛的污泥處理方法，但其處理周期長，需要大量的基建投資和占地面積?；谖勰喟饩酆衔?EPS)的化學組成，在處置污泥中加入水解酶進行預處理，不僅能夠提高污泥的厭氧可生化性，縮短消化時間，而且具有容易控制、不產生二次污染的優(yōu)點。本文以內源酶產生菌的分離與篩選為基礎，開展了環(huán)境因素對其生長及產酶特性的影響、菌株的發(fā)酵動力學特征及發(fā)酵液的酶學特性等基礎研究。并利用菌株發(fā)酵液作為內源性水解酶處理污泥，考察了不同處理方式

2、和條件對污泥水解酸化的影響。將預處理后污泥進行厭氧消化，通過BMP(Biochemical Methane Potential)實驗，考察預處理對污泥產氣、有機物去除效果和微生物群落的影響，并對內源酶預處理污泥強化厭氧消化效能的機制進行了探討。
　　經富集、分離和篩選，從污泥中優(yōu)選得到4株高效產酶菌株，且能在滅菌污泥中生長產酶。其中，菌株 WYDF和WYZZ分別屬于枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)和地衣芽孢桿菌(

3、Bacillus licheniformis)，主要產生淀粉酶；菌株WYC和WYE均屬嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)，主要產生蛋白酶。培養(yǎng)溫度、碳源、氮源、培養(yǎng)液初始 pH都可以影響菌株的生長和酶的產生。在優(yōu)化培養(yǎng)條件下，經34 h的發(fā)酵，菌株WYDF、WYZZ、WYC和WYE的蛋白酶活性可分別達到121、158、671、和552 U/mL；WYDF和WYZZ的淀粉酶活性分別達到162和158 U/mL。胞外酶

4、分子量分析結果表明，該4株菌所產生的淀粉酶和蛋白酶具有多樣性，可用于組成復雜的胞外聚合物和細胞溶出物的水解。
　　以分離得到的菌株發(fā)酵培養(yǎng)液作為內源性水解酶預處理污泥，考察單一的內源酶或任意兩種內源酶等量復配后，處理溫度、時間、不同內源性水解酶復配比例對預處理效果的影響。結果表明，在中溫范圍內，內源酶預處理污泥的最佳溫度為37℃，在此溫度下，發(fā)酵7 h即可達到較為理想的污泥水解效果。菌株WYDF產生的內源水解酶37℃下處理污泥28

5、 h時SCOD和VFAs增量分別為3152和1803 mg/L，此時SCOD/TCOD達到最大值11.1％，與未處理污泥相比SCOD和VFAs含量分別提高了142%和219%；使粒徑在200-1000μm固體顆粒減少，粒徑在30-70μm的絮體量增加。隨著預處理時間的延長，各試樣中VFAs的乙酸含量逐漸降低。優(yōu)化內源淀粉酶和蛋白酶配比，研究不同配比對預處理效果的影響，結果發(fā)現利于有機物的溶出和VFAs產生的比例均在1:3時最佳。

6、　　通過生物化學甲烷勢的研究發(fā)現，37℃下內源水解酶預處理，促使污泥產氣量增加、產氣穩(wěn)定性增強；例如WYDF內源酶單獨處理后，其厭氧消化25 d產氣量由原污泥633 mL提升至702 mL，VS去除率由36.02%增至39.14%，甲烷產率由137 mL CH4/g VSadded提升至161 mL CH4/g VSadded。與單一內源酶預處理相比較，兩種內源酶復配后更能有效的提高污泥厭氧消化性能；不同內源酶配比存在最優(yōu)比例。