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《东华大学》 2010年
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啤酒厂剩余污泥堆肥高效菌群构建及其新型堆肥工艺研究

潘飞  
【摘要】:随着我国城市污水处理量的不断提高,污水处理过程中产生的污泥量近年来急剧增加。如何合理地处置城市污水厂污泥已经成为非常紧迫的任务。据不完全统计,2008年我国城市污水处理厂剩余污泥产量(干污泥)已达3000万吨;现阶段污泥处置方式主要有填埋、焚烧、投海和土地利用,处置原则是稳定化、无害化、减量化和资源化,其中资源化符合我国可持续发展的战略方针,有利于循环经济的建立。 土地利用是污泥资源化利用的主要方式,但是城市污水处理厂剩余污泥中有机污染物和重金属的环境污染风险制约了其大规模土地利用。啤酒废水处理剩余污泥是一种典型的城市污水厂污泥;相对于一般城市污水厂污泥,其重金属和有机污染物含量更少,有机质含量更高,蛋白质,氮,磷,钙和镁等营养成分丰富,更加适宜进行土地利用。本研究构建具有去除堆肥过程臭气,加快堆肥腐熟进程的复合菌群DF-1,接种菌群DF-1至啤酒废水处理剩余污泥,采用新型堆肥工艺在安全、可靠、避免二次污染的前提下来实现其土地利用,以达到既能消除啤酒废水处理剩余污泥的污染,又能减少农业生产肥料投入成本的目标。 另外,本研究考察了菌群DF-1接种城市污水厂污泥堆肥化降解多环芳烃类环境优先污染物的可行性,为扩大菌群DF-1的应用范围提供技术基础。 本研究得到如下结论: 1啤酒废水处理剩余污泥堆肥高效菌群DF-1构建及其优势菌种鉴定 驯化腌菜菌液、农村经年草垛底部菌液、菜籽油压榨作坊经年土壤菌液等生境中的自然菌液,获得既具有降解纤维素能力又能除臭味的稳定菌群;将此菌群命名为DF-1,其功能稳定。菌群DF-1中细菌、真菌属于优势菌种,放线菌不是优势菌种。乳酸乳球菌、热带假丝酵母和绿色木霉为其优势菌种,测定了三者的生长曲线。 2啤酒废水处理剩余污泥堆肥工艺、主要参数优化及中试试验 正交试验结果表明:堆肥工艺中影响腐殖酸生成率因素的大小顺序是:C/N比菌液添加量含水率。直观分析堆肥工艺的最佳工艺条件是:C/N比为30:1、菌液添加量为0.5%、含水率为60%。 本研究所获得的快速高效堆肥工艺在21d可使水溶性有机碳去除率达62.2%(鸡粪与污泥堆肥在21d可使水溶性有机碳去除率达54.1%),符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)对有机物降解率的要求;堆料进入熟化阶段后质量减量化达35%以上;发芽指数达到70%以上,堆肥产品性质稳定,优于传统堆肥。其中试工艺参数为:将啤酒废水处理剩余污泥与菜籽饼按照质量比4:1的比例(添加质量分数为0.5%的尿素,调节C/N比为30:1,含水率为60%)进行混合;或者将啤酒废水处理剩余污泥与鸡粪按照质量比1:1的比例(添加质量分数为0.2%的尿素,调节C/N比为30:1,含水率为60%)进行混合,每袋装量为50 kg;堆制21d后均出料松散且无臭味,堆体腐熟,卫生学指标达到国标要求。 3菌群DF-1接种啤酒废水处理剩余污泥堆肥化作用机制 啤酒废水处理剩余污泥与菜籽饼和啤酒废水处理剩余污泥与鸡粪两个堆体在堆肥过程中,细菌、真菌和放线菌三者总数量均呈现先升高,后下降的变化趋势;真菌和放线菌总数明显小于细菌总数。啤酒废水处理剩余污泥与鸡粪堆体中三种微生物的数量变化幅度更大。堆肥的升温期,菌剂DF-1中的优势微生物乳酸乳球菌,热带假丝酵母和绿色木霉均可检测到;堆肥的高温期,优势微生物仅检测到乳酸乳球菌;堆肥的降温期和腐熟期,优势微生物仅检测到绿色木霉;由此说明,菌剂DF-1中的优势微生物在堆肥过程中存在一个交替演变的过程,而且这个过程与堆肥中物质组成与降解情况密切相关。 4菌剂DF-1接种城市污水厂污泥堆肥化降解多环芳烃 城市污水厂污泥和菜籽饼堆肥初始时刻16种PAHs的总浓度为1.792mg-kg-1,94d堆肥结束后其总浓度为0.153 mg-kg-1。16种PAHs的总降解率为91.5%。苯环数≥4的PAHs(除了菲)存在强吸附作用,它们紧密的吸附使得微生物不易进行生物降解。PAHs化合物降解率与其分子量之间存在一种呈正相关的关系,即分子量越大的化合物其降解率越高(苯并(b)荧蒽例外)。
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