相對于其他污泥預處理方法,堿預處理具有操作簡單、方便以及處理效果好等優(yōu)點: 堿預處理污泥可加快污泥胞外多聚物、細胞壁、細胞質(zhì)中的脂類等大分子物質(zhì)的水解.獲 得較多的溶解性有機物質(zhì).從而提高厭氧消化產(chǎn)沼氣效能。
運用堿預處理剩余污泥,其水解速率有所提高,但是提高率并不大。一般預處理時• 常將堿預處理與熱預處理、超聲波預處理、微波預處理法等方法聯(lián)合使用。先經(jīng)過熱、超 聲波、微波預處理方法破壞污泥中菌膠團、微生物細胞的細胞壁,釋放大分子有機物,然 后再經(jīng)過堿預處理促進大分子有機物質(zhì)水解,從而提高污泥產(chǎn)沼氣效能。在應用堿預處理 污泥時,也要注意堿的投加量。一方面•過量的堿的加入會影響pH,另一方面投加諸如 NaOH、KOH等堿類時,引入的Na+、K+可能會對后續(xù)的污泥厭氧消化起抑制作用。 3.5.1.6生物預處理
使用生物法對初沉/剩余污泥進行預處理,一般是指向污泥中加入一定量的活性生物 酶,溶解細菌細胞壁,使不易水解的蛋白質(zhì)、臘類、碳水化合物等較快速地水解成易于被 微生物利用的小分子水溶性有機物質(zhì)。這些促進水解的酶可以由分泌胞外酶的細菌群產(chǎn) 生,也可以直接投加生物酶制劑。
高瑞麗等人的實驗發(fā)現(xiàn),加入0.06 mL/g堿性蛋白酶后,初沉/剩余污泥產(chǎn)氣速率顯 著加快,第一天的產(chǎn)氣量就已達到總產(chǎn)氣量的80%;隨著堿性蛋白酶投入量的進一步增 加,其產(chǎn)氣量也顯著增加,并且總氣體中甲烷含量也有一定的增加。楊永林用嗜熱菌 AT07-1 (能夠分泌出胞外蛋白酶和淀粉酶等生物活性酶類),對污泥進行預處理后,發(fā)現(xiàn) 嗜熱菌AT07-1促進了污泥中總懸浮固體的溶解,有利于污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣。潘維等人 用淀粉酶預處理剩余污泥后,發(fā)現(xiàn)預處理污泥4h后水解效果最佳,SCOD/TCOD從 6. 36%增加到30_ 928%,可溶性蛋白質(zhì)是原污泥的8. 65倍,而可溶性糖達到原污泥的 51. 65 倍。
生物預處理初沉/剩余污泥對提髙其產(chǎn)沼氣效果比其他預處理方式低,而且在預處理 過程中會有大量刺激性氣體產(chǎn)生。但利用生物活性酶處理污泥,能夠在較短的時間內(nèi)集中 產(chǎn)生沼氣,這不但能夠提高污泥產(chǎn)沼氣效率,更可為有效利用甲烷提供便利條件。生物活 性酶處理法操作簡便、能量消耗較低,且對設備無腐蝕性,是提高污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣的 一種新方法.。
污泥厭氧消化的微生物研究進展
微生物是一切生物降解有機物工藝的核心,污泥厭氧消化過程是由多菌株混合的細菌 群落代謝完成的。現(xiàn)今受培養(yǎng)微生物種類的限制,基于培養(yǎng)的微生物學技術已經(jīng)不足以用 于復雜的生物群落分析。近年來,隨著基于核酸的系統(tǒng)發(fā)育法的出現(xiàn)(主要是基于 16SrRNA基因序列分析),對微生物群落結(jié)構(gòu)和動力學的深入分析變得全面、快速、可實 現(xiàn)。同時指紋圖譜技術被用來評估微生物群落的動態(tài).使得厭氧系統(tǒng)••黑箱”模型向“電
路”模型發(fā)展變成了可能。表3-5表示的是厭氧消化產(chǎn)甲烷中不同階段的代表微生物及相 關重點研究內(nèi)容。
目前對污泥厭氧消化中產(chǎn)酸微生物的研究主要還是集中于群落結(jié)構(gòu)上的分析,主要運 用的分子技術有PCR基礎技術及其衍生的指紋圖譜技術和熒光原位雜交技術,使用微陣 列、穩(wěn)定同位素等其他分子技術對研究產(chǎn)酸微生物在生物群落中發(fā)揮的功能將是可行的研 究方向。
厭氧消化產(chǎn)甲烷中典型微生物種群和研究內(nèi)容 表3-5
微生物
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研究內(nèi)容
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水解和酸化階段
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芽孢桿菌(Bacillus sp.)
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過站#羔訐廣曰
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擬桿菌(Bacteroides sp.)
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梭菌(Clostridium sp.)
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假單胞菌(Pseudomonas sp.)
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產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段
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微球菌(Microccus sp.)
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伍氏醋酸桿菌(Acetobacterium woodii)
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工業(yè)副產(chǎn)品處理的快速啟動階段 消化過程的穩(wěn)定性 預處理技術的研究 消化處理 營養(yǎng)物質(zhì)的回收
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消化鏈球菌(Peptoslreptococcus sp.)
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醋酸梭菌(Clostridium acelicum)
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產(chǎn)甲烷階段
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甲焼球菌(Methanococcus sp.)
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巴氏甲焼八疊球菌(Methanosarcina barkeri)
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鬃毛甲焼菌(Methanosaeta sp.)
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甲焼螺菌(Methanospirillum sp.)
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甲燒桿菌(Methanobacterium sp.)
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