【摘 要】
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活性污泥法在全球范围内被广泛用于处理废水,随之也产生了大量的剩余活性污泥(WAS),如何处理这些剩余污泥已成为当今世界各国面临的日益严重的问题。厌氧消化(AD)是实现剩余污泥减量化和资源化(回收如短链脂肪酸(SCFAs)和甲烷等能源和能量)的有效技术之一。由于能量输入少,在剩余污泥厌氧消化过程中投加添加剂被认为是一种很有前景促进厌氧消化的方法,而表面活性剂是良好的添加剂之一。本文对利用月桂酰肌氨酸
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活性污泥法在全球范围内被广泛用于处理废水,随之也产生了大量的剩余活性污泥(WAS),如何处理这些剩余污泥已成为当今世界各国面临的日益严重的问题。厌氧消化(AD)是实现剩余污泥减量化和资源化(回收如短链脂肪酸(SCFAs)和甲烷等能源和能量)的有效技术之一。由于能量输入少,在剩余污泥厌氧消化过程中投加添加剂被认为是一种很有前景促进厌氧消化的方法,而表面活性剂是良好的添加剂之一。本文对利用月桂酰肌氨酸钠(SLS)促进剩余污泥的厌氧消化做了初步研究,探究了批次实验条件下的投加不同月桂酰肌氨酸钠剂量情况下的产甲烷特性,分析了SLS对厌氧消化过程中各环节的影响,监测了蛋白质和多糖的含量变化过程,利用三维荧光技术(3D-EEM)分了溶解性有机物(DOM)的组成结构变化,分析了短链脂肪酸的产生规律和各过程关键酶的活性,揭示了月桂酰肌氨酸钠降解对甲烷产量的贡献,找出了影响滞后期背后潜在的真正原因,并分析了其过程中微生物的组成结构和其中涉及的微生物学机理。本研究旨在为添加月桂酰肌氨酸钠促进剩余污泥的厌氧消化过程提供理论依据,得到的主要实验结论如下:(1)产甲烷速度和最大累计甲烷产量随着月桂酰肌氨酸钠投加量的增加而增加,这说明月桂酰肌氨酸钠的投加可以增加产甲烷潜力。累计产甲烷曲线和日产甲烷曲线都观察到有滞后效应,但是达到最大累计甲烷产量所需时间几乎差不多,另外,在投加量为10 mg/g TSS的反应器中没有观察到滞后效应。(2)3D-EEM显示溶性微生物副产物、腐殖酸类物质的荧光强度在投加月桂酰肌氨酸钠后都得到增强,可溶性多糖和蛋白质和含量也随着月桂酰肌氨酸钠投加量的增加而增加,这些变化和月桂酰肌氨酸钠可以减小表面张力和其增溶作用有关。(3)随着月桂酰肌氨酸钠投加量的增加,总短链脂肪酸的浓度增加,这说明月桂酰肌氨酸钠的投加有利于短链脂肪酸的产生。关键酶活分析显示:α-淀粉酶和蛋白酶活性在有月桂酰肌氨酸钠时得到提高,乙酸激酶的活性变化不大。但是高月桂酰肌氨酸钠投加量(≥20 mg/g TSS)会抑制辅酶F420的活性。(4)月桂酰肌氨酸钠可以被降解成月桂酸(LA)和对应的氨基酸,然后被进一步降解成SCFAs,最终被转化成甲烷。月桂酰肌氨酸钠的降解比较容易,但是LA的降解比较缓慢,降解所需时间是月桂酰肌氨酸钠所降解所需时间的4倍以上。LA可能才是导致滞后期延长的真正原因。(5)在投加月桂酰肌氨酸钠的反应器中,氨基酸利用属Leptolinea、丙酸氧化属Longilinea和长链脂肪酸(LCFAs)降解属Syntrophomona都得到了富集;另外,其各种产甲烷古菌属的优势更为明显,氢型产甲烷菌的富集程度比乙酸型产甲烷菌更高。
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