復(fù)合微生物制劑處理垃圾滲濾液的應(yīng)用及其機(jī)理研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市人口的增加，城市生活垃圾產(chǎn)生量日益增加。目前，衛(wèi)生填埋仍是我國城市生活垃圾處置的主要方式。垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液成分復(fù)雜、可降解性差、含有大量有毒有害物質(zhì)，若不加以處理則會(huì)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成極為惡劣的影響。因此，垃圾滲濾液的污染控制和治理已成為當(dāng)前環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)重大課題。
　　 本論文首先對(duì)生化法處理垃圾滲濾液中的核心問題菌種的選擇進(jìn)行了研究，分別對(duì)三個(gè)復(fù)合微生物菌劑進(jìn)行活化，比較了菌劑在不同投加方式(

2、直接投加、滅菌后投加、未投加)下的處理效果，探討了主要影響因素，推斷原滲濾液中可能存在對(duì)處理有利的原始菌群。
　　 通過單因素試驗(yàn)與正交分析，獲得了三種菌種的最佳優(yōu)化條件；采取生物掛膜試驗(yàn)，進(jìn)一步比較這三種菌種對(duì)滲濾液的處理效果，并遴選出比較優(yōu)勢(shì)的菌種；借助物化法作為滲濾液的預(yù)處理或深度處理增強(qiáng)污染物的去除效果；對(duì)比生化法和物化法不同組合方式(先生化后物化與先物化后生化)的優(yōu)劣，并從處理效果和經(jīng)濟(jì)效益方面加以分析，得到最佳的處理

3、工藝。
　　 使用PCR-DGGE指紋分析技術(shù)，將菌種DNA片段進(jìn)行提取、純化、PCR擴(kuò)增、DGGE分離和16S rDNA序列測(cè)定，將測(cè)序的結(jié)果與NCBI基因庫進(jìn)行比對(duì)，分析在掛膜過程中微生物多樣性及結(jié)構(gòu)變化，確定微生物的種屬關(guān)系。通過分子生物學(xué)手段對(duì)優(yōu)勢(shì)菌劑的作用機(jī)理進(jìn)行探討，從機(jī)理上解釋微生物菌劑的作用過程。
　　 通過以上各方面研究得到以下主要結(jié)論：
　　 ①試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)直接投加菌劑的處理效果明顯優(yōu)于滅菌后投加

4、和未投加方式，這也表明滲濾液的原始菌群中含有某些對(duì)處理有利的微生物。
　　 ②由單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)及誤差分析可知，各因素影響HBH-Ⅱ、MCMP、EM菌對(duì)滲濾液中COD的去除程度由大到小依次為：接種量＞初始pH值＞反應(yīng)時(shí)間＞曝氣時(shí)間；初始pH值＞反應(yīng)時(shí)間＞接種量＞曝氣時(shí)間；初始pH值＞接種量＞反應(yīng)時(shí)間＞曝氣時(shí)間。最優(yōu)水平組合分別為：反應(yīng)時(shí)間96 h，曝氣時(shí)間24 h，VHBH-Ⅱ∶V水=1/8000，進(jìn)水pH=8.5；反應(yīng)時(shí)間

5、72 h，曝氣時(shí)間36 h，VMCMP∶V水=1/8000，進(jìn)水pH=8；反應(yīng)時(shí)間72 h，曝氣時(shí)間36 h，VEM∶V水=1/10000，進(jìn)水pH=8.5。
　　 ③從優(yōu)選菌種的角度看，對(duì)去除COD、BOD、NH4+-N、TN而言，總體上處理效果為：EM＞HBH-Ⅱ＞MCMP；但在去除TP方面，則存在MCMP＞EM＞HBH-Ⅱ，綜合考慮，選擇EM菌種作為后續(xù)研究的對(duì)象。其COD、BOD、NH4+-N、TN、TP的去除率分別達(dá)到

6、71.25％、77.41％、86.16.％、86.82％、47.25％。
　　 ④生化法出水經(jīng)過后續(xù)Fenton處理(初始pH=5，F(xiàn)eSO4·7H2O的投加量為0.03mol·L-1，反應(yīng)時(shí)間為3 h，nH2O2∶nFe2+=3∶1)COD最終去除率達(dá)到91.54％，出水濃度為382.85 mg/L，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。反應(yīng)后BOD5/COD值增大，達(dá)到0.68左右，大大提高了滲濾液的可

7、生化性，有利于進(jìn)入污水管網(wǎng)進(jìn)行后續(xù)處理。出水中NH4+-N和TN的最終去除率分別為90.54％、88.76％，TP出水濃度1.56 mg/L。
　　 ⑤三種物化方法處理生物掛膜尾水的效果表明：Fenton氧化法(COD去除率68.48％，NH4+-N去除率18.37％)較水化氧化和黏土石灰法要更理想。對(duì)比試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)enton+EM生化與EM生化+Fenton兩種工藝出水指標(biāo)大致相當(dāng)，NH4+-N、TN、TP的去除率都在90％

8、左右。但EM生化+Fenton工藝獲得了更高的出水可生化性，對(duì)城市污水處理系統(tǒng)的后續(xù)處理更為有利。在去除效果大致相當(dāng)?shù)臈l件下，EM生化+Fenton工藝藥劑單位處理費(fèi)用比Fenton+EM生化工藝低18.3％，約為4.55元/噸。
　　 ⑥通過DNA提取，PCR擴(kuò)增和DGGE分離，用BLAST程序進(jìn)行相似性比較分析體系中微生物群落多樣性，以及在掛膜過程中不同種群的動(dòng)態(tài)變化，所有序列與數(shù)據(jù)庫中16S rDNA序列的相似性在94％-

9、100％之間。由于條件和環(huán)境的改變，菌群結(jié)構(gòu)在種類上也發(fā)生了變化。DGGE電泳圖表明，菌種的加入改變了滲濾液中微生物原來的群落結(jié)構(gòu)。條帶S4對(duì)應(yīng)的菌株與Uncultured Firmicutes(厚壁菌門)同源性為99％；Uncultured Firmicutes bacterium菌株在掛膜的第8天，發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)地位越來越明顯；有的菌種與相比對(duì)的菌屬存在很好同源性，但在系統(tǒng)發(fā)育樹上沒有找到與其親緣關(guān)系比較近的種。
　　 ⑦分子生

10、物學(xué)手段分析結(jié)果表明，滲濾液中污染物的去除與投加EM有很大的關(guān)系，但是滲濾液中原始菌種的貢獻(xiàn)同樣不可忽視。投加EM菌劑促進(jìn)了滲濾液中群落結(jié)構(gòu)演替和功能優(yōu)化，并最終通過EM菌劑和滲濾液中原始菌群的共同作用實(shí)現(xiàn)滲濾液處理系統(tǒng)效能提高和完善。在生物掛膜成功后，反應(yīng)體系中形成了由部分EM菌種和部分原始菌種構(gòu)成的新菌種群落，這種新的菌種群落對(duì)滲濾液的處理起著決定性的作用。直接使用強(qiáng)氧化劑，強(qiáng)堿預(yù)處理的做法顯然會(huì)直接破壞滲濾液中原有的有益菌群，所以