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水解酶对活性污泥系统的污泥减量研究

宋勇  
【摘要】:剩余污泥因其产量巨大、处理费用高、对周围环境危害严重,已经成为城市生活污水处理厂最为严重的负担。水解酶具有催化水解作用,能够有效水解细菌细胞,因此本研究选定水解酶作为活性污泥水解溶胞方法,通过向活性污泥系统中投加水解酶,实现活性污泥系统在运行过程中的剩余污泥减量。通过本研究的开展能够拓展污泥减量研究领域,丰富与深化对污泥减量技术作用机制的认识,开发出一种在活性污泥法污水处理工艺中具有实际工程应用价值,而且安全、高效环保的污泥减量新技术。研究首先对比考察了几种常用水解酶对活性污泥的水解溶胞效果,结果显示在相同酶投加量的条件下水解溶菌酶比а-淀粉酶、中性蛋白酶更适合用于对活性污泥的水解溶胞。随后利用选定的溶菌酶对活性污泥进行静态水解,确定的最适宜水解条件为溶菌酶投加量0.072 g~0.250 g溶菌酶/g MLSS;水解温度30~40℃;反应时间30~60 min。在利用溶菌酶实现SBR系统污泥减量的研究中发现,水解SBR系统中部分活性污泥,再将水解污泥回流到SBR系统中参与生化反应,此时SBR系统中的污泥产率最低;当水解污泥量占活性污泥总量10%时既可保证系统具有明显的污泥减量效果,又可保证系统对有机污染物具有良好的降解效率;研究还发现溶菌酶作用下的每天3周期运行的SBR系统的污泥减量效果最佳。在系统处理效能方面,不同运行周期下的溶菌酶SBR投加系统与各自参照系统相比,出水COD与TN没有明显差别。研究还进一步发现溶菌酶投加系统中污泥蛋白酶活性、脱氢酶活性、ATP值都高于参照系统,这表明溶菌酶能够增强SBR系统对有机污染物的降解能力。通过对溶菌酶作用下的SBR系统污泥减量原因分析可知,溶菌酶使部分活性污泥溶解,溶解污泥作为营养基质被消耗掉是导致SBR系统污泥产率降低的主要原因;此外,溶菌酶可使SBR系统中活性污泥的内源代谢能力增强,较强的内源代谢能力意味着活性污泥自我氧化能力较强,特别是当SBR系统处于厌氧与缺氧阶段,污泥自我消耗的更多,这是溶菌酶使SBR系统污泥产率下降的另一个原因;另外通过对SBR系统中的活性污泥进行DGGE分析与镜检可知,溶菌酶作用下的SBR系统中的生物群落与微生物种类与参照系统相比没有明显区别。在溶菌酶对连续运行活性污泥系统污泥减量的研究中发现,溶菌酶添加系统相对传统活性污泥系统的污泥减量效果达37.33%。在系统处理效能方面,长期运行对溶菌酶投加系统降解COD类、氮类有机污染物更有利。通过对表征污泥活性指标的污泥蛋白酶活性、脱氢酶活性、ATP的分析可知,溶菌酶添加系统中污泥活性明显优于传统活性污泥系统,这表明该系统对有机污染物的降解能力更强。通过对溶菌酶作用下的连续运行活性污泥系统污泥减量原因进行分析可知,回流污泥在集泥池内被溶菌酶水解,然后水解污泥在好氧池内作为基质被代谢转化掉是系统中污泥减量的主要原因。另外,反应期间酶反应系统污泥的内源代谢能力增强是溶菌酶使连续运行活性污泥系统污泥产率下降的另一个原因。通过对系统中活性污泥进行DGGE分析与镜检可知,溶菌酶作用下的活性污泥系统中的生物群落与微生物种类与对比系统相比没有明显区别,这与溶菌酶作用下的SBR系统的情况一致。


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