污泥厭氧消化系統(tǒng)有機(jī)物轉(zhuǎn)化與甲烷菌衰減特性研究.pdf

1、面對當(dāng)前嚴(yán)重的能源危機(jī)和二氧化碳減排目標(biāo),污水處理廠剩余污泥厭氧消化再次受到人們關(guān)注。然而,由于剩余污泥主要由微生物個(gè)體組成以及其中存在有毒有害物質(zhì)等因?yàn)?使得厭氧消化甲烷轉(zhuǎn)化效率偏低。同時(shí),目前人們對厭氧消化微生物,尤其是產(chǎn)甲烷菌的代謝機(jī)理認(rèn)識也非常有限。
　　 本文根據(jù)目前影響污泥產(chǎn)甲烷效率的因素,分別對污泥細(xì)胞破壁技術(shù)與污泥中有毒物質(zhì)的去除進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)研究；并對產(chǎn)甲烷菌的內(nèi)源代謝過程進(jìn)行基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)研究。首先,針對污泥

2、中微生物細(xì)胞壁阻礙細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物水解進(jìn)行污泥預(yù)處理技術(shù)的文獻(xiàn)資料調(diào)研。研究中,將污泥預(yù)處理方法分為物理／機(jī)械、化學(xué)、生物以及聯(lián)合處理幾大類,對其作用原理、處理效果、能耗及其應(yīng)用前景等各方面進(jìn)行全面、系統(tǒng)的討論并得出結(jié)論；超聲波預(yù)處理、低溫?zé)峤忸A(yù)處理方法具有較好的應(yīng)用前景,而高溫預(yù)處理方法、化學(xué)方法具有較高的能耗或藥耗問題,使其工程應(yīng)用受到限制。其次,本課題建立了一套污泥厭氧消化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并對系統(tǒng)運(yùn)行中影響產(chǎn)甲烷產(chǎn)量之因素進(jìn)行了研究與討論；

3、總結(jié)因?yàn)?認(rèn)為進(jìn)泥中有毒物質(zhì)可能構(gòu)成對產(chǎn)甲烷效率的影響。為此,實(shí)驗(yàn)首先研究了三氯乙烯(TCE)對厭氧微生物產(chǎn)甲烷的毒性作用,并對厭氧微生物降解TCE、納米零價(jià)鐵(NZVI)與厭氧微生物協(xié)同降解TCE作用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,微生物與NZVI對TCE均具有較好的降解效果；然而,兩者協(xié)同作用并不能明顯提高對TCE的降解效果。最后,本課題分別對乙酸產(chǎn)甲烷菌和氫產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行了富集培養(yǎng),并分別通過測定衰減過程中微生物產(chǎn)甲烷活性與最大耗氫速

4、率確定其衰減速率；利用熒光原位雜交技術(shù)(FISH)、細(xì)胞死活染色技術(shù)(LIVE／DEAD staining)和測定微生物量得到微生物在衰減過程中的死亡規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：富集系統(tǒng)中乙酸產(chǎn)甲烷菌的衰減速率和死亡速率分別為為0.070±0.018 d-1和0.022±0.002 d-1,即在衰減過程中,基于細(xì)菌死亡和活性降低所引起的衰減在衰減總量中所占比例分別為31％和69％。富集系統(tǒng)中氫產(chǎn)甲烷菌的衰減速率和死亡速率分別為為0.034±0.