微波辅助固定化溶菌酶对印染污泥溶胞和脱水性能的影响

发布时间：2020-10-26 09:49

　　 印染污泥是纺织印染废水处理产生的主要固体废物,含水率高,成分复杂,在印染和整理过程中残留了难降解有机物、重金属等污染物,若不妥善处理会污染环境还会对人体健康产生影响。为了降低污泥运输成本、便于后续的处理与处置,以提高污泥中有机质利用价值。传统污泥脱水技术效果一般,能耗高、易产生二次污泥。因此,研究一种温和、高效的预处理技术来促进有机物的溶出、改善污泥脱水性能、提高污泥利用价值十分必要。本文利用微波处理、固载溶菌酶水解和微波辅助固载酶水解三种方式处理印染污泥,研究预处理对污泥溶胞和脱水性能的影响。主要研究内容如下:采用微波辅助磁性Fe_3O_4纤维素微球固载溶菌酶水解印染污泥的方法,分析预处理前后胞外聚合物(EPS)中有机物的溶出情况,及对印染污泥脱水性能的影响。比较微波不同功率和不同处理时间,不同酶解温度、酶解时间、pH和酶投加量对污泥溶胞的影响,确定最佳污泥溶胞条件。通过对微波辅助固载酶水解污泥各影响因素进行正交实验,并分析三种预处理方式对污泥脱水性能的影响。本文主要研究结果如下:(1)微波预处理印染污泥,胞内物质溶出,减少滞水物质含量,从而改善污泥的脱水性能。最适反应条件为:功率600 W,反应时间180 s。该条件下多糖和蛋白质从紧密结合态到溶解相迁移,上清液中多糖和蛋白质浓度增加。其中粘液层(Slime)、松散结合态胞外聚合物(LB-EPS)和紧密结合态胞外聚合物(TB-EPS)三种物质浓度SCOD增加2.57倍、蛋白质增加11.87倍、多糖增加2.42倍。(2)采用水热合成法制备磁性Fe_3O_4纳米微球,并在外表面包裹纤维素以增加活性基团,用交联法制备固定化溶菌酶。用固定化的溶菌酶水解污泥,使胞内物质溶出,TB-EPS层的物质转移到S-EPS、LB-EPS层。在溶菌酶投加量为0.09 g/gtss,pH=7.0,温度为45℃,反应时间4 h时,S-EPS、LB-EPS层上清液中SCOD、蛋白质与多糖浓度均为最大值,SCOD增加2.24倍、蛋白质增加10.21倍、多糖增加2.48倍。(3)对微波辅助固载酶水解印染污泥各影响因素进行正交试验,在固定化溶菌酶投加量为0.09 g/gtss,温度为40℃,反应时间4 h,微波功率为400 W,微波处理时间为150 s时,胞内物质溶出量最多。三种方式预处理后印染污泥形貌电镜扫描(SEM)图和水解液荧光强度(EEM)表明:预处理可以破坏污泥微生物细胞壁实现胞溶,微波辅助固载酶水解污泥效果更佳;污泥CST变化和沉降曲线表明:微波辅助固载酶水解污泥,其脱水效果明显优于单独的微波处理和酶水解。
【学位单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X791
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 印染污泥的现状
    1.2 印染污泥的处理处置
    1.3 污泥预处理的概述
    1.4 微波的原理和应用
    1.5 剩余污泥酶水解技术
    1.6 酶固定化技术研究
    1.7 本课题研究意义及研究内容
第二章 材料与方法
    2.1 污泥来源
    2.2 实验分析方法
    2.3 仪器与药品
第三章 微波预处理强化印染污泥溶胞的研究
    3.1 引言
    3.2 实验材料
    3.3 实验仪器和分析方法
    3.4 结果与讨论
    3.5 小结
第四章 固定化溶菌酶预处理强化印染污泥水解的研究
    4.1 引言
    4.2 实验材料和分析方法
    4.3 结果与讨论
    4.4 小结
第五章 预处理对印染污泥脱水性能影响研究
    5.1 引言
    5.2 实验装置和仪器
    5.3 材料与方法
    5.4 正交实验设计
    5.5 结果与讨论
    5.6 小结
第六章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间获得的研究成果
致谢

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本文编号：2856839