作者：钮劲涛 金宝丹 周萍 牛佳慧 张局 张钟方 陶泓帆 马志刚 代菁雯 李诺楠
光盘标签纸来源：《郑州轻工业学院学报(社会科学版)》2019年第04期
关键词：剩余污泥;厌氧发酵;CaO2;水解酸化;短链脂肪酸;生物酶活性 0引言
目前，活性污泥法是应用最广泛的污水处理方法，具有处理效果好、成本低等特点.然而运用活性污泥法处理城市污水会产生大量副产物———剩余污泥，其处理问题成为当前污水处理工作面临的新挑战.据统计，至2017年，我国城市污泥年产生量约为7000万吨，而且污水处理厂约60%的运行费用于污泥处理[1].污泥中含有丰富的有机资源（如蛋白质、糖类、脂类等）和无机资源（如氮、磷等），可回收利用，但其中还含有大量的病菌、病毒等微生物，如果不能妥善处理，将造成环境污染，严重影响环境安全.
污泥厌氧发酵是目前高效且低成本的一种污泥处理技术，其处理过程分为水解、酸化和产甲烷3个阶段：污泥水解将微生物体内蛋白质和多糖释放至发酵系统，水解酶能够将蛋白质和多糖分解成氨基酸、单糖等小分子物质;酸化菌则利用水解产物生成可挥发性短链脂肪酸（SCFAs）;产甲烷菌再利用SCFAs生成甲烷.污泥水解是污泥厌氧发酵的关键步骤，而产生于酸化阶段的SCFAs是污水生物处理过程的优质碳源[2]，SCFAs中的乙酸、丙酸、异丁酸等也是重要的工业生产原料，因此污泥厌氧发酵产酸研究受到了广泛关注.研究发现，
在NaOH，KOH，Ca（OH）2 等碱性条件下，产甲烷菌活性受到抑制，水解酸化菌将污泥中大部分有机物转化为SCFAs，蛋白质，多糖等，其中Ca（OH）2型发酵系统中乙酸含量最高[3].刘常青等[4]发现，用Ca（OH）2，CaCl2等联合热水解法预处理污泥有助于有机物的溶出.由此可见，钙制品化学药剂对于污泥厌氧发酵有较好的促进作用，但是经Ca（OH）2 处理的发酵污泥中仍含有大量的有机物未提取、未利用.
CaO2是一种安全、多功能的氧化剂，有“固体”双氧水之称，溶于水后能够生成·OH，H2O2，Ca（OH）2等[5]，已广泛用于水产养殖业、农业、制药业和水处理行业.近期研究发现，CaO2能够提高污泥脱水性[6]，与游离氨联合可提高污泥厌氧发酵产酸性能[7]，但是对于其作用机理研究不够深入.鉴于此，本文拟以CaO2作为剩余污泥处理药剂，研究不同添加量的CaO2 对剩余污泥水解酸化性能的影响，考察其对污泥厌氧发酵系统中生物酶活性的影响，探索CaO2 在污泥厌氧发酵过程中的作用机理，以期为污水处理厂剩余污泥资源化研究提供参考.
1材料与方法
变速盘
1.1污泥来源与实验装置
本实验使用的污泥取自郑州市某城市污水处理厂的曝气池，将其用自来水清洗3次后进行浓缩，得实验用污泥，即后文称剩余污泥，其性质如表1所示.
实验反应器材质为有机玻璃，总体积为2.5L，有效容积为2.0L，采用磁力搅拌器进行匀速搅拌.
主要试剂：CaO2，浓H2SO4，CuSO4，酒石酸钾钠，天津市大茂化学试剂厂产;吡喃葡萄糖苷、硝基-a-d-吡喃葡萄糖苷、对硝基苯磷酸二钠、碘硝基四唑紫、Folin试剂，阿拉丁试剂有限公司产.以上试剂均为分析纯.
主要仪器：754紫外-可见分光光度计，FA2004电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司产;TG16-WS离心机，湘仪离心机仪器有限公司产;5B-1F（V8）COD快速检测仪，连华科技有限公司产;GC6890B气相谱仪，安捷伦科技有限公司产;PHS-25雷磁水质测定仪，上海仪电科学仪器股份有限公司产.
1.2取样方法
分别取2L剩余污泥投加至1#—4#反应器，再向反应器中投加CaO2，控制其添加量分金属工艺品制作
别为0.1mg/mgSS（该单位指每mg悬浮污泥中添加CaO2 的质量，下同），0.2mg/mgSS，0.3mg/mgSS，0.4mg/mgSS.启动磁力搅拌器，隔天取样测定理化指标.
营养块 1.3测定方法
化学需氧量（COD），悬浮污泥质量浓度（MLSS）和可挥发性污泥质量浓度（MLVSS）根据国标方法测定[8];DNA质量浓度用分光光度计测定;pH值用雷磁水质测定仪测定.
在污泥发酵过程中部分有机氮和有机磷以NH4+ -N和PO43- -P的形式释放，其释放量是表征污泥厌氧发酵效果的指标之一，根据国标方法测定[8].
污泥在厌氧发酵过程中释放大量的蛋白质、多糖等物质，但是酸化菌不能直接利用这些物质进行产酸活动.水解菌先利用自身水解酶（如蛋白酶）和α-葡萄糖苷酶将大分子的蛋白质和多糖水解生成氨基酸、单糖等[9]，而酸化菌则利用水解产物生成SCFAs.所以，蛋白酶和α-葡萄糖苷酶，在污泥厌氧发酵过程中有重要作用.SCFAs的产量用气相谱仪测定[10]，发酵系统中的多糖和蛋白质质量浓度采用分光光度法测定[8-9]，蛋白酶和α-葡萄糖苷酶含量采用分光光度法测定[10-11].
剩余污泥发酵系统中含有大量的有机磷，碱性磷酸酶（ALP）和酸性磷酸酶（ACP）可以将其水解成无机磷（PO43- -P）并随着有机物的水解酸化而释放，ALP和ACP活性采用分光光度法测定[10-11].
乳酸脱氢酶（LDH）是脱氢酶（DH）的一种，是催化乳酸与丙酮酸之间氧化还原反应的重要生物酶.因此，DH可以代表发酵过程中的LDH.与LDH一样，由于膜的损伤，DH也可能被释放[11-12].因此，可利用DH研究微生物细胞膜与不同添加量CaO2 的相互作用，揭示CaO2在厌氧发酵过程中可能存在的毒性机制，DH的活性采用分光光度法测定[10-11].
1.4计算方法
污泥厌氧发酵的过程，是污泥中微生物解体、有机物释放的过程，而污泥溶液化率（SCOD）和污泥分解性率（DDCOD）可表征污泥中微生物解体程度，计算公式分別如下[13-14]：低温热管
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议