內(nèi)源酶生物預(yù)處理強(qiáng)化污泥厭氧消化效能的研究.pdf

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

2、和條件對(duì)污泥水解酸化的影響。將預(yù)處理后污泥進(jìn)行厭氧消化，通過BMP(Biochemical Methane Potential)實(shí)驗(yàn)，考察預(yù)處理對(duì)污泥產(chǎn)氣、有機(jī)物去除效果和微生物群落的影響，并對(duì)內(nèi)源酶預(yù)處理污泥強(qiáng)化厭氧消化效能的機(jī)制進(jìn)行了探討。
　　經(jīng)富集、分離和篩選，從污泥中優(yōu)選得到4株高效產(chǎn)酶菌株，且能在滅菌污泥中生長(zhǎng)產(chǎn)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(chǎn)生淀粉酶；菌株WYC和WYE均屬嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)，主要產(chǎn)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(zhǎng)和酶的產(chǎn)生。在優(yōu)化培養(yǎng)條件下，經(jīng)34 h的發(fā)酵，菌株WYDF、WYZZ、WYC和WYE的蛋白酶活性可分別達(dá)到121、158、671、和552 U/mL；WYDF和WYZZ的淀粉酶活性分別達(dá)到162和158 U/mL。胞外酶

4、分子量分析結(jié)果表明，該4株菌所產(chǎn)生的淀粉酶和蛋白酶具有多樣性，可用于組成復(fù)雜的胞外聚合物和細(xì)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(nèi)源性水解酶預(yù)處理污泥，考察單一的內(nèi)源酶或任意兩種內(nèi)源酶等量復(fù)配后，處理溫度、時(shí)間、不同內(nèi)源性水解酶復(fù)配比例對(duì)預(yù)處理效果的影響。結(jié)果表明，在中溫范圍內(nèi)，內(nèi)源酶預(yù)處理污泥的最佳溫度為37℃，在此溫度下，發(fā)酵7 h即可達(dá)到較為理想的污泥水解效果。菌株WYDF產(chǎn)生的內(nèi)源水解酶37℃下處理污泥28

5、 h時(shí)SCOD和VFAs增量分別為3152和1803 mg/L，此時(shí)SCOD/TCOD達(dá)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(yù)處理時(shí)間的延長(zhǎng)，各試樣中VFAs的乙酸含量逐漸降低。優(yōu)化內(nèi)源淀粉酶和蛋白酶配比，研究不同配比對(duì)預(yù)處理效果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)利于有機(jī)物的溶出和VFAs產(chǎn)生的比例均在1:3時(shí)最佳。

6、　　通過生物化學(xué)甲烷勢(shì)的研究發(fā)現(xiàn)，37℃下內(nèi)源水解酶預(yù)處理，促使污泥產(chǎn)氣量增加、產(chǎn)氣穩(wěn)定性增強(qiáng)；例如WYDF內(nèi)源酶單獨(dú)處理后，其厭氧消化25 d產(chǎn)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(chǎn)率由137 mL CH4/g VSadded提升至161 mL CH4/g VSadded。與單一內(nèi)源酶預(yù)處理相比較，兩種內(nèi)源酶復(fù)配后更能有效的提高污泥厭氧消化性能；不同內(nèi)源酶配比存在最優(yōu)比例。