剩余污泥快速堿處理發(fā)酵液的資源化利用研究.pdf

1、城市污水廠剩余污泥的資源化處理是當(dāng)前環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一,由于剩余污泥中含有豐富的有機(jī)物資源,目前的研究趨勢是將污泥預(yù)處理發(fā)酵后,充分利用污泥釋放的以蛋白質(zhì)和總糖為主的有機(jī)物進(jìn)行資源化回收,一般是將污泥及其發(fā)酵液混合進(jìn)行進(jìn)一步研究,但這會(huì)導(dǎo)致處理周期增加,基于此本研究首先采用快速堿性預(yù)處理發(fā)酵技術(shù)處理城市污水廠二沉池污泥,證實(shí)了快速堿處理發(fā)酵24h即可獲得大量的含有蛋白和總糖的發(fā)酵液,并將快速堿處理發(fā)酵液離心分離后進(jìn)行了資源化回收

2、研究,以期為剩余污泥的快速處理并資源化回收提供一種技術(shù)參考。
　　由于發(fā)酵液中存在的高濃度的無機(jī)氮磷會(huì)對資源化應(yīng)用產(chǎn)生影響,因此本課題首先借鑒于鳥糞石技術(shù)在處理高濃度氮磷廢水中的快速性及有效性,根據(jù)發(fā)酵液自身的組分及條件,設(shè)計(jì)了L9(34)正交試驗(yàn)探索了針對快速發(fā)酵液中氮磷回收的最佳條件,并通過方差分析了各因素的影響順序?yàn)閜H>Mg/P比>P/N比>反應(yīng)時(shí)間,然后采用單因素的優(yōu)化試驗(yàn)確定了最佳條件為pH=10.0、Mg/P=1.8

3、、P/N=1.6、反應(yīng)時(shí)間為5min,此時(shí)實(shí)際發(fā)酵液反應(yīng)體系中PO43--P的濃度從104.8mg/L降至6.2mg/L,回收率可以達(dá)到94.1％,而NH4+-N的濃度從回收前的379.6mg/L降至142.9mg/L,回收率可以達(dá)到62.3%。這證實(shí)了采用鳥糞石技術(shù)回收快速發(fā)酵液中的氮磷是可行的,回收的效率可以通過正交試驗(yàn)優(yōu)化獲得。
　　基于快速堿處理后獲得的發(fā)酵液中含有大量的蛋白及總糖等有機(jī)物,本課題直接將其作為碳源進(jìn)行污泥馴

4、化合成PHA(polyhydroxyalkanoates),試驗(yàn)中采用SBR工藝進(jìn)行間歇運(yùn)行,試驗(yàn)采用兩組SBR反應(yīng)器,以好氧瞬時(shí)進(jìn)料的方式,分別以乙酸鈉單一碳源和發(fā)酵液混合碳源為進(jìn)水,馴化產(chǎn)PHA的混合菌群。結(jié)果表明,以蛋白質(zhì)為主要成分的發(fā)酵液能夠成功馴化出產(chǎn)PHA的活性污泥混合菌群。發(fā)酵液為進(jìn)水的工藝PHA最大合成量為420.5mg/g污泥,比乙酸鈉單一碳源條件的最大PHA合成量高出82.6mg/g污泥。單一周期運(yùn)行情況分析表明,發(fā)

5、酵液為進(jìn)水的系統(tǒng)雖然在第12h才基本完成底物降解和PHA合成,但其PHA合成量卻比乙酸鈉系統(tǒng)多73mg/g污泥,進(jìn)一步采用PCR-DGGE分析種群結(jié)構(gòu)變化表明,隨著工藝的運(yùn)行,系統(tǒng)內(nèi)的優(yōu)勢種群逐漸變成具有產(chǎn)PHA能力的菌屬,如:Alcaligenessp.、Pseudomonassp.等,同時(shí)還有具有產(chǎn)酸能力的Clostridialessp.,這與監(jiān)測的工藝效能具有很好的映射關(guān)系。
　　最后,本課題探索了將快速堿處理后的發(fā)酵液直接

6、用于產(chǎn)氫的可行性,試驗(yàn)中以產(chǎn)氫反應(yīng)器的污泥作為種泥,采用序批式發(fā)酵方式分析了不同初始pH條件下的產(chǎn)氫效能,結(jié)果表明控制初始pH為11.0時(shí)可以獲得的產(chǎn)氫效率最大,可以達(dá)到24.4mL/g污泥,氫氣產(chǎn)生的來源主要是來自蛋白質(zhì)的脫氨過程和丙酮酸的脫羧過程,通過PCR-DGGE技術(shù)分析了pH為11.0時(shí)產(chǎn)氫過程中主要的細(xì)菌種群包括Clostridiumsp.、Enterococcusdurans、Mesorhizobiumsp.、Pseudo