污泥减量优势菌种的筛选及在污泥减量化过程中的应用

论文摘要

污水处理工艺中,活性污泥法（Activated sludge process）是市政污水和工业废水处理的主流技术,微生物菌胶团的形成是这个“百年工艺”成功的关键,微生物菌胶团可以通过重力沉淀下来,实现泥和水的分离。净化后的清水经过消毒处理即可排出,无需过滤。在实现污水高效净化的同时产生大量剩余污泥,剩余污泥中含有大量的有毒有害物质,处理不当就会对人类生活环境产生危害。目前处置方法因环境法的规范越来越严格而不能适应污水处理工艺的要求,使污泥处置问题越来越严峻。面对现状,研究者们对原位污泥减量化技术展开了深入的研究,主要通过代谢解偶联、隐性生长、微型动物捕食等技术,实现污泥减量治本的要求。本文针对大量剩余污泥问题,在污水处理过程中添加优势菌株并配合污泥的前处理工艺,能够更好的控制污泥源头输出,减少污泥产率。此方法的应用不改变原有污水的处理工艺流程,操作方便,是污泥源头减量技术的发展趋势。本文开展了如下研究:1、筛选了产表面活性剂和产胞外酶两种类型的菌株,根据污泥减量指标总悬浮物固体浓度TSS显示表明:LD、XLQ、TMQ为产表面活性剂的优势菌株,LD菌株高于空白7%、TMQ高于空白4.8%、XLQ高于空白7%;利用污泥培养基,成功选出UT2、3-5-1、3-10-2三株优势菌株,比较了产表面活性剂菌株和产酶菌株的污泥减量效果,最终得出单菌3-10-2为最佳优势菌株,最高去除率高于空白样品12.2%。2、利用柠檬酸作为阳离子结合剂去除胞外聚合物,然后向去除胞外聚合物的污泥中投加菌株3-10-2,污泥最高去除率达到20.1%,高于空白6.5%。利用Box-Behnken设计法进行pH值、温度、时间三个主要影响因素交互作用的响应曲面分析,确定最佳反应条件为pH=10,温度50℃,时间48h。在最佳条件下投加菌株,进一步检验响应曲面法的可靠性,在最佳反应条件下,污泥最高减量达到21.2%,高于空白组6.6%。3、在特定条件的最优条件下通过机理研究分析:（1）优势菌株3-10-2能产生胞外酶,污泥中蛋白酶最高含量为0.428U/mL,高于空白组0.008U/mL,淀粉酶高于空白0.023U/mL,使得污泥中的有机物水解,污泥减量。（2）化学需氧量COD溶解率在24h和48h时,菌株的投加使污泥中COD的溶解率分别增加0.53%、1.8%。（3）通过三维荧光光谱和元素分析发现,污泥前处理后蛋白质和腐殖类物质有明显增加,S、C、N元素均减少。（4）污泥减量过程中多糖和蛋白质都由紧密结合型转化到松散结合型和溶解型胞外聚合中。（5）在微生物强化污泥减量过程中测得抗生素的变化情况,头孢氨芐在液相中的初始值为45.3ng/g,随着反应的进行头孢氨芐几乎都彻底降解或转移掉;洁霉素在液体中的初始浓度为38.3ng/g,固体中不含有,后续反应中几乎都降解;泰乐菌素在高温下易从固相中迁移到液相中并得到部分降解;磺胺类物质在水体只有磺胺嘧啶存在,初始值为12.85ng/g,污泥中不含有,并且易生物降解;水体和污泥中土霉素的初始值分别0、99.75ng/g,在pH=10时,土霉素易从固体中转移到液相中,并且土霉素总含量增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 剩余污泥的产生与处置情况
•     1.1.1 污泥的产生
•     1.1.2 污泥处理处置现状
•     1.1.3 污泥处理处置技术的发展方向
•   1.2 源头污泥减量化技术
•     1.2.1 解偶联技术
•     1.2.2 强化隐性生长技术
•     1.2.3 生物强化技术
•     1.2.4 膜生物反应器处理工艺
•   1.3 课题研究内容和创新点
•     1.3.1 课题研究内容
•     1.3.2 课题创新点
• 第2章 试验材料和试验方法
•   2.1 化学试剂和仪器
•     2.1.1 化学试剂
•     2.1.2 主要仪器
•   2.2 方法和步骤
•     2.2.1 污泥减量菌的初步分离
•     2.2.2 产表面活性剂菌株的分离
•     2.2.3 细菌的鉴定方法
•     2.2.4 表面活性剂性能检测
•     2.2.5 活菌数目的测定
•     2.2.6 溶解性/总化学需氧量的测定
•     2.2.7 悬浮物/挥发性悬浮物固体浓度的测定
•     2.2.8 胞外面聚合物的提取与测定
•     2.2.9 蛋白酶和淀粉酶活性的检测
•     2.2.10 抗生素的提取
•     2.2.11 毛细吸水时间测定
•     2.2.12 抗生素的检测
• 第3章 污泥减量菌的筛选与鉴定
•   3.1 产表面活性剂的菌株研究
•     3.1.1 产表面活性剂菌株的筛选
•     3.1.2 产表面活性剂菌株的鉴定
•     3.1.3 产表面活性剂菌株在污泥减量中的效果分析
•   3.2 污水处理厂污泥中菌株的研究
•     3.2.1 筛菌过程及其效果分析
•     3.2.2 初筛结果
•     3.2.3 降解菌株的鉴定结果
•   3.3 污泥减量菌株的进一步筛选
•     3.3.1多株菌株的比较实验
•     3.3.2 初筛菌株的单一试验
•     3.3.3 初筛菌株的混合试验
•   3.4 本章小结
• 第4章 污泥减量实验条件优化
•   4.1 柠檬酸对污泥的前处理的研究
•     4.1.1 柠檬酸计量的选取
•     4.1.2 悬浮物固体浓度减量率的影响
•     4.1.3 好氧消化过程中对COD增溶的影响
•   4.2 温度、pH、时间对污泥前处理研究
•     4.2.1 建立模型方程与显著性检验
•     4.2.2 污泥减量率的响应曲面分析与优化
•     4.2.3 检验菌株的污泥减量效果和响应曲面法的可靠性
•   4.3 本章小结
• 第5章 污泥减量过程中影响因子的变化
•   5.1 酶在污泥减量中的变化
•   5.2 化学需氧量（COD）的变化
•   5.3 污泥处理前后主要元素和溶解性有机物变化
•   5.4 胞外聚合物中蛋白质和多糖的变化
•   5.5 污泥减量中抗生素的变化
•     5.5.1 污泥减量过程中抗生素的检测
•     5.5.2 液相和固相中抗生素含量的变化
•   5.6 本章小节
• 第6章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A攻读学位期间所发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李业云

导师: 张婷,于昌平

关键词: 剩余污泥,源头减量,胞外酶,优势菌株,前处理

来源: 兰州理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 兰州理工大学

分类号: X703;X172

总页数: 78

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