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前環(huán)境領域研究的熱點問題之一,由于剩余污泥中含有豐富的有機物資源,目前的研究趨勢是將污泥預處理發(fā)酵后,充分利用污泥釋放的以蛋白質和總糖為主的有機物進行資源化回收,一般是將污泥及其發(fā)酵液混合進行進一步研究,但這會導致處理周期增加,基于此本研究首先采用快速堿性預處理發(fā)酵技術處理城市污水廠二沉池污泥,證實了快速堿處理發(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參考。
　　由于發(fā)酵液中存在的高濃度的無機氮磷會對資源化應用產(chǎn)生影響,因此本課題首先借鑒于鳥糞石技術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,設計了L9(34)正交試驗探索了針對快速發(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為pH>Mg/P比>P/N比>反應時間,然后采用單因素的優(yōu)化試驗確定了最佳條件為pH=10.0、Mg/P=1.8

3、、P/N=1.6、反應時間為5min,此時實際發(fā)酵液反應體系中PO43--P的濃度從104.8mg/L降至6.2mg/L,回收率可以達到94.1％,而NH4+-N的濃度從回收前的379.6mg/L降至142.9mg/L,回收率可以達到62.3%。這證實了采用鳥糞石技術回收快速發(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物,本課題直接將其作為碳源進行污泥馴

4、化合成PHA(polyhydroxyalkanoates),試驗中采用SBR工藝進行間歇運行,試驗采用兩組SBR反應器,以好氧瞬時進料的方式,分別以乙酸鈉單一碳源和發(fā)酵液混合碳源為進水,馴化產(chǎn)PHA的混合菌群。結果表明,以蛋白質為主要成分的發(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。單一周期運行情況分析表明,發(fā)

5、酵液為進水的系統(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,進一步采用PCR-DGGE分析種群結構變化表明,隨著工藝的運行,系統(tǒng)內的優(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,試驗中以產(chǎn)氫反應器的污泥作為種泥,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,結果表明控制初始pH為11.0時可以獲得的產(chǎn)氫效率最大,可以達到24.4mL/g污泥,氫氣產(chǎn)生的來源主要是來自蛋白質的脫氨過程和丙酮酸的脫羧過程,通過PCR-DGGE技術分析了pH為11.0時產(chǎn)氫過程中主要的細菌種群包括Clostridiumsp.、Enterococcusdurans、Mesorhizobiumsp.、Pseudo