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厌氧消化是剩余污泥广泛使用的处理处置方式之一,可实现固体废弃物的减量化和资源化。剩余污泥中含有大量难以降解的大分子物质限制了其厌氧消化的水解速率,因此剩余污泥预处理对提高厌氧消化效率十分必要。生物预处理方法操作简单、无二次污染,但生物酶制剂价格高昂限制了其大规模运用。因此,迫切的需要开发一种经济成本低、处理能效高的生物酶制剂用于剩余污泥的预处理。米曲霉是一种蛋白酶及淀粉酶产量高的真菌,餐厨垃圾因其富含蛋白质和淀粉等有机物可作为米曲霉的廉价培养基。本文通过餐厨垃圾作为米曲霉的培养基产生生物酶,将其用于剩余污泥的生物预处理,并研究其对污泥厌氧消化的促进效果。主要研究结果如下:(1)餐厨垃圾培养米曲霉的条件优化实验表明:米曲霉接种至未灭活的餐厨垃圾进行固态发酵,其产蛋白酶的最佳培养时间和最佳发酵pH分别为84 h和7.5,产淀粉酶的则为108 h和6.5。产蛋白酶和淀粉酶的最适搅拌转速为2 r·min-1,产蛋白酶的最适Ca2+浓度为8.00 mmol·L-1,此时产生的蛋白酶和淀粉酶活性分别为5614.13±276.58 U·g-1和3411.36±389.55 mg·(mL·min)-1。米曲霉在餐厨垃圾的蛋白酶和淀粉酶含量是其最适发酵培养基(猪血培养基)的55%,其生物酶产生量可作为剩余污泥的生物预处理的酶制剂(后续称其为“富酶餐厨”)。(2)富酶餐厨预处理污泥的效果与富酶餐厨的量呈正比。用30 g富酶餐厨预处理污泥,厌氧发酵后VFAs和sCOD含量分别达到4.60±0.25 g·L-1和47.72±1.01 g·L-1。溶解性有机物随着富酶餐厨预处理时间的增加而增多,012 h VFAs含量较多,预处理12h可达7.62±0.04 g·L-1。并且富酶餐厨预处理污泥可对污泥体系中产生絮凝和解絮作用,预处理时间增加,混合体系中粒径逐渐减小。厌氧消化实验结果显示:累计甲烷产量随着富酶餐厨添加量的增加而增加,使用30 g富酶餐厨预处理污泥的甲烷产量可达180.43±2.37 mL·(gVS)-1。运用富酶餐厨预处理污泥时可改善体系中的可生化性;降低混合体系中胞外聚合物(EPS)的粘性;加速污泥微生物细胞壁的破裂;加速大分子的蛋白质和淀粉的降解,形成小分子的氨基酸和单糖;从而达到预处理的效果。(3)投加富酶餐厨与剩余污泥厌氧共消化能够促进产甲烷过程,并且能提高甲烷含量。累计甲烷产量和平均甲烷含量分别为308.46±19.47 mL·(gVS)-1和65.87%,甲烷产量提升了31.91%。modified Gompertz模型能够很好的拟合富酶餐厨与剩余污泥厌氧共消化产甲烷的动力学过程,模型的拟合系数R2达到0.992。通过稳步提升反应体系的有机负荷率来实现富酶餐厨与剩余污泥半连续厌氧消化反应,将反应体系中的OLR提升为43.82 g·(L·d)-1,日甲烷产量可达1 L·d-1。蛋白酶和淀粉酶活性也随着反应器的持续运行而不断增加,最终可稳定在270.53 U·g-1和563.55 mg·(mL·min)-1。