生物表面活性剂对城市污泥好氧堆肥过程的影响

论文摘要

城市污水污泥是城市污水处理过程中的附属品。近年来,随着城市污水处理量的提高,如何合理处置城市剩余污泥成为我国亟待解决的环境问题。城市污泥是固体废弃物中的一类重要的可再生资源,而城市污泥的堆肥化处理具有良好的经济和环境效益,是污泥处理处置的主要方法之一。高温好氧堆肥化工艺以其分解效率高、周期短、运行费用低的优点成为广泛应用的有效处理手段。目前,城市污泥堆肥产品主要存在一些问题如养分较低、重金属含量高,成为限制其农田利用的关键因素。如何在污泥堆肥过程中缩短堆肥时间、加快发酵速度,减少氮素的损失,提高养分含量,这些问题的解决对城市污泥堆肥农用有重要意义。生物表面活性剂是在微生物代谢过程中分泌出的具有一定生物活性的代谢产物。相比化学合成的表面活性剂,生物表面活性剂对生态系统的毒性较低,且可完全生物降解。表面活性剂的两亲性可以改变固体颗粒表面固液界面的性质,改善微生物生长的微环境,进而提高堆肥的效率。已有研究表明,添加适量的表面活性剂能够促进发酵中微生物的生长代谢及产酶能力。而对于生物表面活性剂作为调理剂在促进污泥堆肥化方面的作用研究,国内外还鲜有报道。本研究以城市污泥为堆肥原料,在自制的静态强制通风好氧堆肥反应器中进行了堆肥模拟试验,研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对该堆肥过程的影响。结果表明,在堆肥过程中,添加了质量分数为0.015%鼠李糖脂溶液堆制处理和空白对照堆制处理的堆温变化都明显呈现出中温期0-5d、高温期5-12d和降温期12-28d三个阶段。试验组比空白组的堆体升温快、高温期持续时间长、堆体的含水率高。鼠李糖脂的添加,使试验组的微生物数量高于空白组。添加鼠李糖脂的堆体和空白堆体的种子发芽指数（GI）在堆肥结束时分别为53.70%和50.80%,说明鼠李糖脂促进了堆肥的腐熟,但由于相对浓缩效应,堆肥产品的重金属含量略高于空白堆体。生物表面活性剂的介入促进了堆肥中木质纤维素的初步降解。研究表明,添加鼠李糖脂能够改善堆肥处理的微环境,促进有机质降解和堆肥的腐熟。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 附表索引
• 插图索引
• 第一章 绪论
• 1.1 生物表面活性剂
• 1.1.1 概念与分类
• 1.1.2 来源
• 1.1.3 性质及应用
• 1.1.4 分离纯化方法概述
• 1.1.5 鼠李糖脂
• 1.2 污泥好氧堆肥技术
• 1.2.1 城市污泥现状
• 1.2.2 好氧堆肥技术原理概述
• 1.2.3 污泥堆肥添加剂
• 1.3 本研究的背景和内容
• 1.3.1 研究背景和意义
• 1.3.2 主要内容
• 第二章 试验材料和流程
• 2.1 前言
• 2.2 堆肥材料
• 2.2.1 试验仪器
• 2.2.2 堆肥原料
• 2.3 鼠李糖脂的制备
• 2.3.1 菌种
• 2.3.2 培养基
• 2.3.3 发酵培养
• 2.3.4 鼠李糖脂的分离提纯
• 2.4 堆肥装置及流程
• 2.5 分析方法
• 2.5.1 理化指标分析
• 2.5.2 微生物参数分析
• 2.5.3 毒理学参数分析
• 第三章 鼠李糖脂对堆肥污泥理化性质的影响
• 3.1 堆肥温度的影响
• 3.2 含水率的变化
• 3.3 pH值的变化
• 3.4 污泥碳氮比变化
• 3.5 小结
• 第四章 鼠李糖脂对堆肥微生物种群的影响
• 4.1 细菌数量变化
• 4.2 真菌数量变化
• 4.3 放线菌数量变化
• 4.4 小结
• 第五章 鼠李糖脂对堆肥毒理学参数的影响
• 5.1 堆肥物料腐熟表征
• 5.2 种子发芽率
• 5.3 重金属含量
• 5.4 APPL含量差异
• 5.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢