Noria-PEI改性PVA载体固定化溶菌酶用于污泥发酵产VFAs研究

生物酶促进污泥厌氧消化具有反应温和、高效环保等优点,然而回收困难和催化稳定性差严重制约其应用,固定化酶是解决上述问题的关键。采用水轮酚(Noria)和聚乙烯亚胺(PEI)共沉积法改性聚乙烯醇(PVA)载体,并研究了Noria-PEI改性PVA载体固定溶菌酶对污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)效能的影响。结果表明,固定化溶菌酶可强化污泥发酵提高SCOD,在36 h内SCOD最高浓度达到2 892.4 mg/L,相比空白组提升3.4倍(第6天),VFAs质量浓度在第4天达到峰值2 130.8 mg/L,乙酸和丙酸占比达到61.8%~80.7%。固定酶系统中污泥的平均粒径为42.957μm,比表面积为0.413 m^(2)/g,固定化溶菌酶强化了颗粒态污泥水解。微生物群落结构分析显示,在固定酶系统中Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroides等水解产酸菌门占比较高;在属水平上,以Macellibacteroides、Petrimonas、Lactobacillus和Clostridium_sensu_stricto_1菌属为主,从微观层面上解释了固定酶强化污泥发酵产酸机理。

超声联合生物酶强化剩余污泥厌氧产酸性能研究

采用超声和生物酶联用技术处理剩余污泥以促进污泥厌氧发酵产酸,实现污泥资源化。首先,以天津市某污水处理厂二沉池剩余污泥为处理对象,采用单因素实验考察了超声预处理过程中处理时间、超声频率、超声振幅对剩余污泥溶出SCOD的影响,结果表明,超声预处理剩余污泥的最佳处理条件为处理时间5 min、超声频率20 kHz、振幅80%,此条件下,污泥溶出SCOD为407.5 mg/L。之后向经超声处理后的剩余污泥中分别投加污泥质量5%的α-淀粉酶、纤维素酶、溶菌酶和复合酶进行厌氧发酵,以探究生物酶对剩余污泥厌氧消化的影响,结果表明,在温度35℃下,复合酶对于污泥厌氧发酵产酸效果最好,污泥溶出SCOD在第2天增加2384.9mg/L,在第4天产酸量达到最大值1465.8 mg/L,其中乙酸量为1058.6 mg/L,丙酸量为136.0 mg/L。溶菌酶效果优于其他单酶,SCOD第2天增幅达1840 mg/L,在第4天产酸量达1240.4 mg/L,其中乙酸量为406.4 mg/L,丙酸量为524.3 mg/L。

超声联合生物酶强化污泥发酵产酸及微生物群落分析

为探究超声和生物酶联用强化剩余污泥发酵产酸的效果,通过分析污泥性质、VSS去除率、挥发性脂肪酸(VFAs)产量和组成以及微生物群落变化,确定最佳污泥处理条件。结果表明,经超声处理后,上清液SCOD、TN和TP浓度显著提高,污泥粒径减小,比表面积增大。超声联合复合酶促进污泥水解和产酸效果最佳,VSS去除率最高达到44.2%,VFAs产量达1209.2 mg/L,其中乙酸为736.3 mg/L。微生物测序结果表明,经超声联合生物酶(复合酶和溶菌酶)处理后的微生物丰度和多样性明显降低。从门水平上看,厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等水解产酸菌门在复合酶污泥中占主导地位;从属水平上看,梭状芽孢杆菌属(Clostridium_sensu_stricto_11)、丙酸螺菌属(Propionispira)和醋酸杆菌属(Acetobacter)等水解产酸菌属的丰度均与空白对照组有显著差异。