相对于其他污泥预处理方法,碱预处理具有操作简单、方便以及处理效果好等优点: 碱预处理污泥可加快污泥胞外多聚物、细胞壁、细胞质中的脂类等大分子物质的水解.获 得较多的溶解性有机物质.从而提高厌氧消化产沼气效能。
运用碱预处理剩余污泥,其水解速率有所提高,但是提高率并不大。一般预处理时• 常将碱预处理与热预处理、超声波预处理、微波预处理法等方法联合使用。先经过热、超 声波、微波预处理方法破坏污泥中菌胶团、微生物细胞的细胞壁,释放大分子有机物,然 后再经过碱预处理促进大分子有机物质水解,从而提高污泥产沼气效能。在应用碱预处理 污泥时,也要注意碱的投加量。一方面•过量的碱的加入会影响pH,另一方面投加诸如 NaOH、KOH等碱类时,引入的Na+、K+可能会对后续的污泥厌氧消化起抑制作用。 3.5.1.6生物预处理
使用生物法对初沉/剩余污泥进行预处理,一般是指向污泥中加入一定量的活性生物 酶,溶解细菌细胞壁,使不易水解的蛋白质、腊类、碳水化合物等较快速地水解成易于被 微生物利用的小分子水溶性有机物质。这些促进水解的酶可以由分泌胞外酶的细菌群产 生,也可以直接投加生物酶制剂。
高瑞丽等人的实验发现,加入0.06 mL/g碱性蛋白酶后,初沉/剩余污泥产气速率显 著加快,第一天的产气量就已达到总产气量的80%;随着碱性蛋白酶投入量的进一步增 加,其产气量也显著增加,并且总气体中甲烷含量也有一定的增加。杨永林用嗜热菌 AT07-1 (能够分泌出胞外蛋白酶和淀粉酶等生物活性酶类),对污泥进行预处理后,发现 嗜热菌AT07-1促进了污泥中总悬浮固体的溶解,有利于污泥厌氧消化产沼气。潘维等人 用淀粉酶预处理剩余污泥后,发现预处理污泥4h后水解效果最佳,SCOD/TCOD从 6. 36%增加到30_ 928%,可溶性蛋白质是原污泥的8. 65倍,而可溶性糖达到原污泥的 51. 65 倍。
生物预处理初沉/剩余污泥对提髙其产沼气效果比其他预处理方式低,而且在预处理 过程中会有大量刺激性气体产生。但利用生物活性酶处理污泥,能够在较短的时间内集中 产生沼气,这不但能够提高污泥产沼气效率,更可为有效利用甲烷提供便利条件。生物活 性酶处理法操作简便、能量消耗较低,且对设备无腐蚀性,是提高污泥厌氧消化产沼气的 一种新方法.。
污泥厌氧消化的微生物研究进展
微生物是一切生物降解有机物工艺的核心,污泥厌氧消化过程是由多菌株混合的细菌 群落代谢完成的。现今受培养微生物种类的限制,基于培养的微生物学技术已经不足以用 于复杂的生物群落分析。近年来,随着基于核酸的系统发育法的出现(主要是基于 16SrRNA基因序列分析),对微生物群落结构和动力学的深入分析变得全面、快速、可实 现。同时指纹图谱技术被用来评估微生物群落的动态.使得厌氧系统••黑箱”模型向“电
路”模型发展变成了可能。表3-5表示的是厌氧消化产甲烷中不同阶段的代表微生物及相 关重点研究内容。
目前对污泥厌氧消化中产酸微生物的研究主要还是集中于群落结构上的分析,主要运 用的分子技术有PCR基础技术及其衍生的指纹图谱技术和荧光原位杂交技术,使用微阵 列、稳定同位素等其他分子技术对研究产酸微生物在生物群落中发挥的功能将是可行的研 究方向。
厌氧消化产甲烷中典型微生物种群和研究内容 表3-5
微生物
|
研究内容
|
水解和酸化阶段
|
芽孢杆菌(Bacillus sp.)
|
过站#羔讦广曰
|
拟杆菌(Bacteroides sp.)
|
梭菌(Clostridium sp.)
|
假单胞菌(Pseudomonas sp.)
|
产氢产乙酸阶段
|
微球菌(Microccus sp.)
|
伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)
|
工业副产品处理的快速启动阶段 消化过程的稳定性 预处理技术的研究 消化处理 营养物质的回收
|
消化链球菌(Peptoslreptococcus sp.)
|
醋酸梭菌(Clostridium acelicum)
|
产甲烷阶段
|
甲焼球菌(Methanococcus sp.)
|
巴氏甲焼八叠球菌(Methanosarcina barkeri)
|
鬃毛甲焼菌(Methanosaeta sp.)
|
甲焼螺菌(Methanospirillum sp.)
|
甲烧杆菌(Methanobacterium sp.)
|
|