矿化垃圾微生物接种强化渗滤液处理研究

论文摘要

垃圾渗滤液是一种具有较高的有机物浓度、重金属含量和氨氮浓度,并且成份极为复杂的废水,利用常规的废水生化处理方式并不能使渗滤液污染物得到很好的去除。其中一个原因是生物反应器中的微生物一般来源于城市污水处理厂污泥的培养驯化,导致渗滤液生化处理系统中的微生物并不能很好的适应渗滤液水质特性,因此对渗滤液生物处理系统中微生物种群组成进行优化可能是解决这一问题的新途径。矿化垃圾具有丰富的生物相,其中的微生物经历了垃圾填埋到稳定化的全过程,受到填埋场内部环境的长期“自然驯化、选择和诱导”,这就使得矿化垃圾中的微生物具有较强的渗滤液污染物降解能力以及对有毒物质的耐受能力。本研究首先从矿化垃圾中筛选对有机物和氨氮浓度耐受性好、转化率高以及对难降解有机物去处能力强的优势菌种,然后将这些菌种接种到常规SBR反应器活性污泥中,通过与未接种污泥对渗滤液降解能力的比较,探索利用矿化垃圾高效菌种接种强化常规生物系统处理渗滤液效果的可行性。取得的主要结论如下。①通过采用一般的富集培养基,以及自行设计的筛选驯化培养基和分离培养基,从矿化垃圾中筛选出3株高效菌株,其单一菌株对渗滤液CODcr降解率均大于20%。而将3株菌株混合制成的菌剂对渗滤液COD去除率比单一菌株进一步提高,可能表明菌株间存在协同效应,有利于对垃圾渗滤液有机物的去除。②在污泥驯化阶段,当进水为渗滤液原水的情况下,接种矿化垃圾高效菌剂的活性污泥（反应器I）较未接种的普通活性污泥（反应器II）,表现出较强的抗冲击负荷能力和对渗滤液原水具有较强的耐受能力。污泥驯化结束后,反应器I和反应器II污泥负荷保持在0.5 kgCOD/（kgMLSS?d）左右时,反应器Ⅰ和反应器II的COD去除率分别稳定在0.51和0.37;氨氮的去除率分别稳定在0.81和0.75,接种高效菌剂后活性污泥对渗滤液降解能力得到明显强化。③比较SBR反应器中活性污泥ERIC-PCR指纹图谱在接种前后的条带变化,可以发现,高效菌剂接种后使活性污泥的微生物群落结构发生变化,污泥中原有的某些优势菌群解体,并且接种前的弱势菌群在接种后逐渐变为优势菌群。比较污泥经渗滤液驯化前后条带变化,可以发现在经过渗滤液驯化后,活性污泥中原有的某些优势菌群不适应渗滤液的水质而消失,投加来自矿化垃圾的高效菌种逐渐变为优势菌群,这也证明了矿化垃圾中的微生物比普通污泥中的微生物更能适应渗滤液水质和耐受渗滤液有毒有害物质的冲击。④在渗滤液处理中向污泥中投加从矿化垃圾中筛选出的高效菌株,与处理系统中原有的微生物种群间通过选择性和竞争性生长和繁殖,实现种群关系的重组增加了渗滤液处理系统中优势菌群的种类和强度,改善了活性污泥性能和代谢水平。根据生态学理论,新加入的微生物种群,与原有微生物种群发生相互影响,在环境条件的选择下,促使活性污泥中微生物群落发生演替,形成适应渗滤液环境的优化的种群组成,使常规生物反应器对渗滤液的降解能力得以强化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 垃圾渗滤液概述
• 1.2.1 垃圾渗滤液的来源及其危害
• 1.2.2 垃圾渗滤液的水质特征
• 1.3 垃圾渗滤液的处理技术现状
• 1.3.1 生物处理法
• 1.3.2 物理化学法
• 1.3.3 循环回灌技术
• 1.3.4 土地处理法
• 1.3.5 渗滤液处理研究进展
• 1.4 SBR 工艺概述
• 1.4.1 SBR 基本工艺流程
• 1.4.2 SBR 主要性能特点
• 1.4.3 SBR 法在难降解废水处理中的应用
• 1.5 垃圾渗滤液处理存在的问题以及解决思路
• 1.5.1 当前垃圾渗滤液生物法处理存在的问题
• 1.5.2 研究思路的提出
• 1.6 课题研究目的和内容
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 研究内容
• 1.7 课题研究技术路线
• 2 矿化垃圾中高效降解菌株的筛选及驯化研究
• 2.1 研究目的
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 渗滤液及矿化垃圾
• 2.2.2 菌种分离培养基制备
• 2.2.3 主要仪器设备
• 2.2.4 指标测试及分析方法
• 2.2.5 渗滤液降解微生物的分离方法
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 高效菌株对渗滤液的降解
• 2.3.2 混合菌株对渗滤液降解的特性
• 2.4 本章小结
• 3 高效菌种接种污泥对渗滤液降解性能研究
• 3.1 研究目的
• 3.2 实验材料与方法
• 3.2.1 试验水质
• 3.2.2 实验用活性污泥
• 3.2.3 生物反应器
• 3.2.4 指标测试及分析方法
• 3.2.5 污泥的培养驯化
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 驯化阶段接种污泥对渗滤液处理的影响
• 3.3.2 污泥接种对渗滤液处理的强化效果
• 3.4 动力学分析
• 3.4.1 活性污泥反应动力学参数的确定
• 3.4.2 常数值Ks、vmax 和Y、Kd 的计算结果
• 3.5 本章小结
• 4 污泥接种强化渗滤液处理的生物学机理探讨
• 4.1 污泥微生物群落分析概述
• 4.2 污泥群落的 ERIC-PCR 指纹图谱分析
• 4.2.1 研究目的
• 4.2.2 污泥取样
• 4.2.3 污泥群落的 ERIC-PCR 指纹图谱分析
• 4.3 试验结果与讨论
• 4.3.1 污泥微生物群落分析
• 4.3.2 SBR 反应器的生物相
• 4.3.3 污泥接种处理渗滤液微生态机理探讨
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 5.1 结论
• 5.2 问题和建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录