污泥的嗜熱酶預處理及嗜熱產氫研究.pdf

1、隨著城市生活污水和工業(yè)污水量的增加,污泥的產量也在日益增多,污泥減量與資源化逐漸成為國家發(fā)展的戰(zhàn)略需求。本文首先通過嗜熱酶溶解法(S-TE)對污泥進行溶胞處理,使污泥釋放更多的可溶性有機物以利于產氫發(fā)酵,并通過低強度超聲技術對嗜熱溶胞預處理過程進行促進,以縮短預處理周期并提高預處理效果;然后利用對預處理前后的污泥,研究嗜熱與中溫條件下預處理后的污泥產氫性能。
　　首先從剩余污泥中分離出一株能分泌胞外蛋白水解酶并能有效地溶解污泥的嗜

2、熱菌,通過16SrDNA鑒定,將其命名為GeobacillusstearothermophilusTP-12。此外,為縮短污泥嗜熱酶處理周期,本研究運用低強度超聲促進污泥水解。通過響應曲面法確定最佳的超聲參數(shù),既超聲強度為即超聲強度為0.1219W/mL,超聲時間為16.2s。在最佳超聲參數(shù)下,通過12h的S-TE處理,低頻超聲組比對照組的溶解性COD、可溶性蛋白以及糖的含量分別高出20.2％,16.8%和15.9%,并且分別是原污泥的

3、3.52,3.49和3.54倍。運用三維熒光光譜對溶解產物中的可溶性有機物進行檢測以分析超聲的促進效應,結果表明超聲組合實驗組均具有兩組相同的熒光基團(Ex/Em:220/340和280/340nm),且超聲促進S-TE組的濃度略高于未加超聲促進的S-TE組,說明低強度超聲對S-TE過程具有促進作用,而不改變反應途徑和產物的量。
　　然后以嗜熱酶預處理后污泥及其水解物為底物研究了嗜熱(55℃)與中溫(35℃)下的產氫性能對比。結果

4、表明,嗜熱條件下產氫率比中溫下高28.6%。當污泥濃度TSS在16532mg/L-23532mg/L的范圍內,隨著污泥濃度的升高,產氫菌代謝活性會受到不同程度的抑制。在污泥濃度為16532mg/L時,達到最高的產氫率19.9mLH2/gVSS,發(fā)酵類型為丁酸型發(fā)酵。當污泥濃度為17612mg/L時,經(jīng)過嗜熱酶預處理的污泥比未經(jīng)處理的污泥的嗜熱產氫率提高48.6%。預處理后污泥發(fā)酵產氫的菌群適應期也會大幅度縮短。此外,相比于原污泥發(fā)酵,預

5、處理后污泥的緩沖能力更強。
　　通過投加不同濃度當量的磷酸鹽緩沖劑考察了預處理后污泥自身的發(fā)酵緩沖能力。結果表明,雖然嗜熱酶預處理后的污泥自身具有很好的發(fā)酵緩沖能力將pH穩(wěn)定在6.4到6.5之間,但在0.05mol/L濃度磷酸鹽存在下,氫氣產率可達到24.1mLH2/gVSS,比未添加緩沖劑組提高21.1%。此外,過高的緩沖劑濃度雖然不能改變發(fā)酵的類型,但是可以導致NADH的積累從而對產氫代謝有不同程度的抑制作用。
　　嗜熱