兩相一體式污泥濃縮消化反應(yīng)器微生物種群變化與處理效能研究.pdf

1、針對(duì)傳統(tǒng)的污泥厭氧處理工藝存在的負(fù)荷低、消化時(shí)間長(zhǎng)、投資費(fèi)用高等問題，開發(fā)新的高效、低耗的污泥厭氧工藝非常迫切。本研究設(shè)計(jì)的兩相一體式濃縮消化反應(yīng)器(TISTD)是一種著重于工藝變革而并非著重于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的改造的一項(xiàng)生物處理新工藝，具有良好的污泥濃縮消化功能。為考察反應(yīng)器在不同負(fù)荷下的運(yùn)行效能以及找出反應(yīng)器運(yùn)行的最佳負(fù)荷條件，對(duì)反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行期間各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明其濃縮、消化效果優(yōu)于普通濃縮池、消化池，且最佳投配率為30％；為了

2、解反應(yīng)器在最佳投配率下運(yùn)行時(shí)期微生物作用機(jī)理及維持反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行的功能細(xì)菌，通過傳統(tǒng)的分離培養(yǎng)方法及16S rDNA序列分析方法研究了TISTD反應(yīng)器在中溫穩(wěn)定運(yùn)行條件下的優(yōu)勢(shì)菌株；此外，由于投配率的變化引起產(chǎn)氣量等指標(biāo)的變化，主要是由于反應(yīng)器內(nèi)部菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化所導(dǎo)致。本實(shí)驗(yàn)分別在反應(yīng)器的啟動(dòng)期、投配率10％、20％、30％和反應(yīng)器崩潰期取樣，提取污泥總DNA，使用PCR-TGGE指紋圖譜技術(shù)研究分析了反應(yīng)器各個(gè)階段的群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)

3、變化，揭示反應(yīng)器負(fù)荷與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系。
　　 TISTD反應(yīng)器有效容積110L，設(shè)計(jì)投配率30％，在中溫下采用接種污泥培養(yǎng)法，以10％的投配率啟動(dòng)。以pH值、堿度、VFA、產(chǎn)氣量等項(xiàng)目作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)，分別考察投配率在20％、30％、40％和50％及反應(yīng)器啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)期的運(yùn)行效能，重點(diǎn)考察了20％和30％投配率下污泥的處理效果。結(jié)果表明TISTD反應(yīng)器在中溫條件(33-37℃)下，投配率為30％的時(shí)候，污泥有機(jī)物分解率可達(dá)

4、到65.09％，排泥含水率達(dá)到92.09％，實(shí)際產(chǎn)氣量達(dá)到最高，污泥消化與濃縮狀況良好。
　　 在反應(yīng)器投配率30％穩(wěn)定運(yùn)行階段，外反應(yīng)器中污泥顯微鏡觀察結(jié)果顯示有各種形態(tài)的變形蟲、鞭毛蟲和纖毛蟲等；內(nèi)反應(yīng)器污泥電鏡掃描照片顯示包括各種絲狀菌、桿狀菌、球狀菌以及體積較大的菌膠團(tuán)。經(jīng)過厭氧分離培養(yǎng)和菌落計(jì)數(shù)，獲得的優(yōu)勢(shì)菌株用16S rDNA序列分析及系統(tǒng)進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)包括芽孢桿菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌等，可能是系統(tǒng)內(nèi)的功能菌株。
　　

5、 TGGE圖譜出現(xiàn)的條帶數(shù)量繁多，不同負(fù)荷的樣品的條帶出現(xiàn)明顯的變化。表明反應(yīng)器系統(tǒng)中含有大量的微生物，多樣性分布程度較高，保證了反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行，有很強(qiáng)的耐負(fù)荷沖擊能力；反應(yīng)器處于不同負(fù)荷時(shí)，圖譜中的典型條帶呈現(xiàn)明顯的差異，揭示了系統(tǒng)中群落結(jié)構(gòu)隨反應(yīng)器負(fù)荷的改變而出現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化。Quantity One軟件定量分析各個(gè)時(shí)期樣品的相似度不高，表明反應(yīng)器不同負(fù)荷下內(nèi)部菌群結(jié)構(gòu)變化較大。典型條帶分析結(jié)果顯示，大部分顯著性條帶親緣關(guān)系較近