嗜熱酶溶解技術(shù)處理污泥發(fā)酵產(chǎn)氫研究.pdf

1、隨著城市廢水處理量的增加,下水道接管率的提高和活性污泥(AS)系統(tǒng)的擴建,產(chǎn)生大量的剩余污泥,新生剩余污泥的減量化及資源化的研究成為國際新趨勢。通過物理、化學或生物等預處理方法改變污泥的物化和生化特性,結(jié)合后續(xù)工藝,可以達到資源化的目的。而利用預處理污泥發(fā)酵產(chǎn)氫氣,就是預處理污泥利用的后續(xù)工藝中的一種,其反應(yīng)條件溫和,發(fā)酵產(chǎn)物H2是一種燃燒值高、無污染可再生的理想燃料,應(yīng)用前景良好。與目前國內(nèi)外主要使用的超聲波、熱水解、熱堿處理等污泥預

2、處理技術(shù)相比,基于微生物隱性生長的生物嗜熱酶溶解(S-TE)技術(shù)更經(jīng)濟高效、安全、易于運行和控制,而且投資、運行成本和效果都比較理想。
　　 本研究從花園土壤中采集樣品,用常規(guī)的稀釋涂布法分離和純化適合于污泥溶解的典型嗜熱菌菌株,從中選出一株高效菌進行形態(tài)觀察、生理生化鑒定。結(jié)果表明,該菌株的格蘭氏染色陽性、呈細桿狀、產(chǎn)芽孢,為好氧或兼性需氧細菌,最適生長溫度為65℃,最適生長的pH值為6.8-7.5,具有較好的污泥溶解效果,適

3、合作為S-TE污泥溶解的接種菌。通過16S rDNA堿基測序和對比證實,該菌株是目前尚未報道過的一個新菌種,GenBank中注冊命名為Bacillus sp.AT07-1(注冊號:FJ231108)。
　　 本研究采用Hungate厭氧培養(yǎng)技術(shù)分別從厭氧污泥、好氧污泥及河底泥中分離出12株厭氧產(chǎn)氫細菌,并對其中的Enterococcus sp.LGl(注冊號:EU2587413)進行了研究。結(jié)果表明,該株細菌為專性厭氧菌,經(jīng)革蘭

4、氏染色結(jié)果為陰性,能夠利用滅菌污泥進行高效產(chǎn)氫。
　　 本研究在不同嗜熱菌接種量(2％、5％、8％)和不同曝氣條件(攪拌曝氣、曝氣量0.07 L·(L·min-1)-1)下,利用S-TE技術(shù)處理污泥,考察了接種量、曝氣條件以及處理時間對污泥后續(xù)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的影響,獲得了應(yīng)用S-TE技術(shù)處理污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的最佳優(yōu)化條件。結(jié)果表明,應(yīng)用S-TE技術(shù)處理剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)氫時,接種嗜熱菌Bacillus sp.AT07-1的比例為5％時

5、,產(chǎn)氫率最高；微量曝氣條件進行S-TE處理釋放污泥微生物的能力大于攪拌條件下釋放能力,但攪拌條件下處理污泥產(chǎn)氫率大于微量曝氣條件下處理污泥產(chǎn)氫率,產(chǎn)氫延遲時間也更短；應(yīng)用S-TE技術(shù)處理污泥24h時,污泥發(fā)酵產(chǎn)氫率最大；處理時間越長,產(chǎn)氫率達最大值后,氫氣消耗現(xiàn)象越輕微。
　　 本研究應(yīng)用S-TE技術(shù)在優(yōu)化條件下對剩余污泥進行預處理,研究接種產(chǎn)氫菌(Enterococcus sp.LG1)和未接種產(chǎn)氫菌兩種狀況下,污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)

6、氫效果,并與相應(yīng)溫度(65℃)熱預處理污泥的發(fā)酵產(chǎn)氫效果進行對比,同時分析探討了污泥發(fā)酵產(chǎn)氫過程中底物和pH值的變化。結(jié)果表明,經(jīng)S-TE預處理的污泥在未接種外在產(chǎn)氫菌時,產(chǎn)氫效果良好,最大產(chǎn)氫率(H2/VS)高達16.3 m1H2/g,高出65℃熱預處理污泥接種產(chǎn)氫菌(Enterococcus sp.LG1)15.6％,高出65℃熱預處理污泥未接種產(chǎn)氫菌26.4％,發(fā)酵氣體中只含有H2和CO2,不含CH4,氫延遲時間短(3～4 h),