两种剩余污泥厌氧消化评估与研究

两种剩余污泥厌氧消化评估与研究

论文摘要

本文对两污水厂剩余污泥的厌氧消化进行了研究。台南安平污水厂进水由运河截留收集,台北迪化污水厂的进水由完整的市政下水道收集。由于运河中含有大量无机泥沙,安平厂厌氧消化池运转欠佳,迪化厂厌氧消化池运转良好。本文采用Owen等人提出的Biochemical Methane Potential (BMP)方法,就两厂的厌氧污泥、剩余污泥的厌氧消化产能潜能进行实验。选用相同的基质NaAc,设置5组投配比,对两厂的厌氧污泥厌氧消化进行研究。研究发现:初期基质NaAc对厌氧污泥具有一定的抑制作用,迟滞期随着添加基质浓度的提高而延长;随着投配比的增大,最大产气速率也随之增大;安平厂、迪化厂的最大比产气速率分别为67.93、62.65(mL/gVSS/day),半饱和常数分别为1517、801mg/L,表明迪化厂厌氧污泥代谢旺盛、对NaAc亲和性好。选用两厂的剩余污泥为基质,分别接种各厂的厌氧污泥,设置6组投配比,对两厂的剩余污泥厌氧消化进行研究。研究发现:剩余污泥对厌氧污泥基本无抑制作用;产气可分为两个阶段,第一个阶段利用溶解性有机物和易水解物质进行厌氧反应产生CH4,产气速率较快;第二阶段的限速步骤为微生物的水解反应,反应速度均匀、较慢;比产气速率随着投配比的增大而增大;安平厂、迪化厂的最大比产气速率分别为74.21、51.05(mL/gVSS/day);半饱和常数分别为54,010、19,010mg/L,表明安平厂剩余污泥亲和性差、难消化降解。通过T-RFLP技术对两厂厌氧污泥中的产甲烷菌生物相组成进行分析。研究发现,安平厂厌氧消化池中的厌氧污泥杂菌(Diverse)含量高达45%,产甲烷功能菌主要以产甲烷髦毛菌Methanosaeta spp.(39%)为主;迪化厂厌氧消化池中的厌氧污泥产甲烷功能菌相对含量高,杂菌含量仅为7%,产甲烷功能菌主要以产甲烷髦毛菌Methanosaeta spp.(64%)为主。两厂的厌氧污泥中同时都存在少量的存在产甲烷微菌Methanomicrobiaceae、产甲烷杆菌Methanobacteriacea。在以NaAc为基质实验结束后,高投配比条件下以乙酸为基质生成甲烷的产甲烷髦毛菌Methanosaeta spp.相对含量大幅度提高。在以剩余污泥为基质的实验结束后,杂菌含量大幅度降低,其它产甲烷功能菌相对含量皆有提高。SEM镜检两厂厌氧污泥发现:安平厂厌氧污泥中菌群分布离散、稀疏,而迪化厂厌氧污泥中菌群丰富多样,存在着大量的形态不同的产甲烷菌,形成了良好的厌氧生态体系,与两厂厌氧污泥厌氧消化的表现一致。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 台南市安平市政污水处理厂简介
  • 1.1.2 台北市迪化市政污水处理厂简介
  • 1.2 文献综述
  • 1.2.1 城市污水处理厂剩余污泥资源化技术
  • 1.2.2 污泥厌氧消化机理
  • 1.2.3 污泥厌氧消化中的产甲烷菌
  • 1.2.4 污泥厌氧消化中应用分子生物技术的研究
  • 1.3 本课题的研究思路及主要研究内容
  • 1.3.1 研究思路
  • 1.3.2 主要研究内容
  • 第二章 实验材料与方法
  • 2.1 常规水质分析项目与使用仪器
  • 2.1.1 一般水质分析项目
  • 2.1.2 气相色谱分析
  • 2.2 生化甲烷产能实验
  • 2.2.1 实验材料
  • 2.2.2 实验步骤
  • 2.2.3 BMP 实验配置溶液
  • 2.3 数据整理模型
  • 2.3.1 修正Gompertz 模型
  • 2.3.2 Michaelis-Menten 方程
  • 2.4 扫描电子显微镜
  • 2.5 分子生物检测技术
  • 2.5.1 总DNA 的提取
  • 2.5.2 聚合酶连锁反应
  • 2.5.3 尾端修饰限制片段长度多样性
  • 第三章 两污水厂污泥厌氧消化池厌氧污泥产能比较
  • 3.1 BMP 实验设计
  • 3.1.1 实验参数
  • 3.1.2 投配比设计
  • 3.2 BMP 产气监测
  • 3.2.1 安平厂厌氧污泥以NaAc 为基质的BMP 实验
  • 3.2.2 迪化厂厌氧污泥BMP 实验
  • 3.3 数据回归
  • 3.3.1 安平厂厌氧污泥以NaAc 为基质实验产气数据回归
  • 3.3.2 迪化厂厌氧污泥以NaAc 为基质实验产气数据回归
  • 3.4 实验前后水质变化分析
  • 3.4.1 安平厂厌氧污泥以NaAc 为基质实验水质变化分析
  • 3.4.2 迪化厂厌氧污泥以NaAc 为基质实验前后常规水质分析
  • 第四章 两污水厂剩余污泥厌氧消化产能比较
  • 4.1 BMP 实验设计
  • 4.1.1 实验参数
  • 4.1.2 投配比设计
  • 4.2 BMP 产气监测
  • 4.2.1 安平厂厌氧污泥以剩余污泥为基质实验产气
  • 4.2.2 迪化厂以剩余污泥为基质实验产气
  • 4.3 数据回归
  • 4.3.1 以安平厂剩余污泥为基质实验产气数据回归
  • 4.3.2 以迪化厂剩余污泥为基质实验产CH4数据回归
  • 4.4 常规水质分析
  • 4.4.1 以安平厂剩余污泥为基质实验常规水质分析
  • 4.4.2 以迪化厂剩余污泥为基质实验常规水质分析
  • 第五章 厌氧消化实验前后生物相组成变化分析
  • 5.1 PCR 结果分析
  • 5.2 T-RFLP 结果分析
  • 5.2.1 两厂厌氧污泥比较
  • 5.2.2 安平厂厌氧污泥以 NaAc 为基质实验前后污泥生物相比较
  • 5.2.3 以安平厂剩余污泥为基质实验前后污泥生物相比较
  • 5.2.4 以迪化厂剩余污泥为基质实验前后厌氧污泥生物相比较
  • 5.3 SEM
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 发表论文和参加科研情况说明
  • 致谢
  • 附录
  • 相关论文文献

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