污泥热水解结合高温厌氧消化技术小试试验及其产甲烷菌群落结构多样性研究

发布时间：2020-05-19 22:51

【摘要】：随着国家对环境污染治理的日益重视,城市污水厂的数量和规模不断增长,随之产生的污泥量也日益增多。污泥中含有丰富的有机质和氮、磷等植物营养性元素,但同时也含有重金属、致病菌等有毒有害物质,对污泥进行合理的处理处置已成为亟待解决的重要问题。厌氧消化是目前应用最广泛的污泥稳定化、资源化方法,随着国家可持续发展和环保法规的相继出台,该技术将有更加广阔的发展前景。本文以青岛市某污水处理厂的初沉污泥和剩余污泥为研究对象,结合CambiTM新型热水解预处理(Thermal Hydrolysis Pre-Treatment—THP)技术,进行污泥热水解预处理后高温厌氧消化的小试试验,考察THP预处理技术对污泥高温厌氧消化性能的影响,同时结合分子微生物学技术,从微观角度对热水解结合高温厌氧消化污泥中产甲烷菌的群落结构进行研究。本文的主要研究结论如下:(1)污泥经THP预处理后,平均粒径变小,有机质释放,有利于后续厌氧消化处理效率的提高。初沉污泥经过THP处理之后,污泥中大颗粒的有机物被水解成为小颗粒或小分子易降解的有机物,平均粒径由233.37μm缩小至129.17μm;剩余污泥经过THP处理之后,污泥中的有机物质得到有效的溶出,平均粒径由44.66μm缩小至9.07μm;经过THP处理后初沉污泥和剩余污泥的SCOD、溶解性碳水化合物和溶解性蛋白质的含量分别是处理前的13、95、19倍和29、45、19倍,污泥中溶解性有机物的含量得到提高。(2)THP热水解可以有效改善污泥厌氧消化的产气性能,提高厌氧消化的产气量。THP热水解在不同反应温度对高温厌氧消化产气性能的影响表明:53℃条件下Pt(经过热水解的初沉污泥)较P(初沉污泥)、Wt(经过热水解的剩余污泥)较W(剩余污泥)厌氧消化单位VS累计产气量分别提高了21.93%和33.12%,P:Wt(1:3)和Pt:Wt(1:3)较P:W(1:3)的厌氧消化单位VS累计产气量分别提高了12.36%和16.28%;55℃条件下Pt较P、Wt较W厌氧消化单位VS累计产气量分别提高了19.96%和39.14%,P:Wt(1:3)和Pt:Wt(1:3)较P:W(1:3)的厌氧消化单位VS累计产气量分别提高了26.44%和31.13%。与53℃相比,55℃高温厌氧消化产气量更高,55℃厌氧消化条件下的P、Pt、W、Wt、P:W(1:3)、P:Wt(1:3)、Pt:Wt(3:1)的污泥厌氧消化单位VS累计产气量相比53℃分别提高了3.69%、2.00%、6.70%、11.52%、4.56%、17.66%和17.91%,且VSR、SCOD、溶解性碳水化合物和溶解性蛋白质的转化效率也都优于53℃。(3)热水解污泥高温厌氧消化产气性能的提高与产甲烷菌优势菌种的种类、含量和群落结构的变化有关。以53℃和55℃为例,剩余污泥和经过THP热水解处理后的剩余污泥中产甲烷菌克隆文库的物种丰富度指数分别为2.07、1.81和2.32、1.81;剩余污泥经过THP处理后,其厌氧消化系统中产甲烷菌优势菌种的含量提高,53℃条件下产甲烷菌优势菌种的含量由72.92%增加到81.25%,55℃条件下产甲烷菌优势菌种的含量由12.50%提高到22.92%,优势菌种含量越高,污泥厌氧消化的产气量就越高;在53℃和55℃两种温度条件下,污泥厌氧消化系统中产甲烷菌优势菌种的种类和群落结构均发生变化,从而导致不同温度条件下污泥的产气性能发生改变。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;S216.4

【参考文献】