基于微波預(yù)處理的酶強(qiáng)化污泥水解酸化研究
更新時間:2016-02-26 13:52
來源:環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)
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摘要:微波預(yù)處理能顯著提高污泥上清液中溶解性有機(jī)物含量,進(jìn)而可作為內(nèi)碳源補(bǔ)充強(qiáng)化生物脫氮,但釋放的大量溶解性有機(jī)物卻存在碳源可利用性偏低問題.因此,為了提高上述碳源的可利用性,本研究通過批量試驗(yàn),考察了添加中性蛋白酶和中溫α-淀粉酶對微波預(yù)處理污泥水解酸化的強(qiáng)化效果,同時研究了水解酸化過程中污泥上清液中有機(jī)物的變化特征.結(jié)果表明,經(jīng)過微波-過氧化氫-堿預(yù)處理的污泥進(jìn)行水解酸化能產(chǎn)生較多的揮發(fā)性脂肪酸(VFA),碳源可利用性提高,但由于在水解酸化最初的2d內(nèi)存在產(chǎn)酸滯后期,導(dǎo)致水解酸化時間被延長.加入中性蛋白酶和中溫α-淀粉酶不僅促進(jìn)了預(yù)處理后污泥的水解酸化,而且解除了微波-過氧化氫-堿預(yù)處理導(dǎo)致的產(chǎn)酸滯后現(xiàn)象.在55℃、I/S(接種比)=0.07條件下,酶的最佳投加量分別為30mg·g-1(蛋白酶/總固體濃度TS)和90mg·g-1(淀粉酶/TS),最佳水解時間為0.5d,最佳酸化時間為4d.水解酸化過程中溶解性COD(SCOD)、溶解性蛋白質(zhì)、溶解性糖類和VFA濃度均呈現(xiàn)先增加后降低的變化規(guī)律.水解0.5d時,30mg·g-1(蛋白酶/TS)組和90mg·g-1(淀粉酶/TS)組的SCOD、溶解性蛋白質(zhì)、溶解性糖類濃度均達(dá)到最大值.水解酸化4d時,30mg·g-1(蛋白酶/TS)組和90mg·g-1(淀粉酶/TS)組的總VFA濃度分別為3373.39mg·L-1(以COD計(jì),下同)和3226.79mg·L-1,比預(yù)處理組分別提高了82.37%、74.45%.30mg·g-1(蛋白酶/TS)組和90mg·g-1(淀粉酶/TS)組的VFA主要組分均為乙酸、正丁酸和異戊酸,其中,乙酸占總VFA的比例分別為46.53%、45.94%,污泥上清液中的COD/總氮(TN)比分別為13.26、14.41.在碳源組成方面,在水解酸化0.5~4.0d之內(nèi),30mg·g-1(蛋白酶/TS)組和90mg·g-1(淀粉酶/TS)組的SCOD濃度基本不變,但隨著水解時間的延長,溶解性蛋白質(zhì)占SCOD的比例均在下降,總VFA占SCOD的比例均在提高,實(shí)現(xiàn)了在不改變碳源總量的條件下增加溶解性有機(jī)物與易生物降解有機(jī)物比例的目的.
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