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外加功能菌的污泥减量及生长特性研究

作　者: 吴耀文
导　师: 张金松
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 污泥减量 污泥产率 功能菌 内源代谢 生长特性
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


活性污泥法废水处理工艺中污泥的增长始终伴随着有机污染物的去除，随着我国污水处理量的快速增长，不可避免地产生了大量的剩余污泥，对污水处理厂运营成本和环境安全造成了严峻的挑战。面对现状，国内外对原位污泥减量技术展开了广泛而深入的研究。其中，微生物强化技术的应用逐渐受到关注。筛选优良菌种并考察不同微生物菌种的污泥减量作用效能是该技术应用中的一个重点。依据查阅的相关文献和课题前期工作总结，本文以功能菌株酵母菌E7、乳酸菌L2、芽孢杆菌B135为研究对象，在高F/M和低F/M条件下的污泥增殖试验结果表明，各菌株单独作用时存在一个最佳投菌量，此时污泥减量率分别为27.87%、18.56%、32.23%和16.07%、11.73%、4.45%。外加酵母菌E7和乳酸菌L2具有污泥减量的特性是由于污泥增殖过程中MLVSS增量更少，外加芽孢杆菌B135则是由于消耗了更多的COD。混合菌群的最优配比为104CFU/mL:104CFU/mL:102CFU/mL。污泥增殖过程中，外加单一功能菌、混合菌群都能明显影响EPS中蛋白质、多糖的含量。实验考察了影响外加功能菌作用效能的因素。随着污泥负荷的升高，混合菌群的作用效果逐渐提高；污泥浓度越高，外加混合菌群污泥减量效果越低。复杂基质条件下，外加混合菌群污泥减量效果低于单一的易利用基质。在2331℃、pH67.5的条件下功能菌群污泥减量作用效能较高。通过考察外加功能菌对污泥系统内源代谢的影响，结果表明，外加酵母菌E7和混合菌群可增大污泥系统的内源代谢速率，促进污泥生物量的减少。通过污泥增殖实验和内源代谢实验数据确定了微生物生长动力学参数：无外加功能菌的对照组衰减系数为0.0049，真实生长比率为0.407，外加混合功能菌群的实验组衰减系数为0.0055，真实生长比率为0.3329。确定了各菌株的最佳生长条件：酵母菌E7、乳酸菌L2、芽孢杆菌B135的培养时间分别为20h、20h和8h；生长温度分别为30℃、35℃和35℃，起始pH分别为6.0、6.0、7.0。基于培养特性的研究进行复合固态制剂和液态菌剂的制备。烘干制备时载体和菌泥最优混合比例为3:1，酵母菌和乳酸菌最佳烘干温度37℃、芽孢杆菌最佳烘干温度42℃，得到的复合固态菌剂能够在常温密闭条件下3个月内保存良好。在发酵罐中混合发酵制备复合菌剂，采用经单一变量实验和正交试验得到的酵母菌的最佳培养基：葡萄糖2%，玉米浆粉1.5%，MgSO40.2%、CaCl20.2%，调整各菌株的接种时间、接种比例，在初始pH6.0，温度25℃，通气比1:0.3，搅拌速率60r/min的条件下连续培养20h，发酵液酵母菌数可以达到108CFU/mL，乳酸菌与芽孢杆菌的菌数分别为108CFU/mL、106CFU/mL。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-23
  1.1 剩余污泥处理处置情况  11-13
    1.1.1 我国的污泥产生及危害  11-12
    1.1.2 污泥的处理与处置  12-13
  1.2 污泥减量化技术  13-15
    1.2.1 基于代谢解偶联的减量技术  13-14
    1.2.2 基于隐性生长的减量技术  14
    1.2.3 基于微型动物捕食的减量技术  14-15
  1.3 活性污泥微生物的生长代谢  15-17
    1.3.1 生长比率  15
    1.3.2 细胞的维持代谢与内源代谢  15-16
    1.3.3 胞外聚合物与污泥减量  16-17
  1.4 生物强化技术与微生物菌剂  17-20
    1.4.1 生物强化技术  17
    1.4.2 复合微生物菌剂在水处理中的应用  17-19
    1.4.3 微生物菌剂应用于污泥减量  19-20
  1.5 课题研究内容和技术路线  20-23
    1.5.1 课题来源及研究目的  20
    1.5.2 本课题主要研究内容和技术路线  20-23
第2章 试验材料和试验方法  23-30
  2.1 试验装置  23-24
    2.1.1 污泥增殖及微生物培养试验装置  23
    2.1.2 混合发酵中试装置  23-24
  2.2 试验材料  24-25
    2.2.1 试验菌种  24
    2.2.2 培养基  24-25
    2.2.3 试验中实际污水与污泥性质  25
  2.3 分析方法  25-29
    2.3.1 菌种的保存和培养  25-26
    2.3.2 分析项目与测定方法  26-29
  2.4 仪器设备  29-30
第3章 外加功能菌对污泥产率的影响  30-46
  3.1 功能菌投菌量对污泥产率的影响  30-37
    3.1.1 高 F/M 条件  30-32
    3.1.2 低 F/M 条件  32-36
    3.1.3 功能菌对污泥胞外聚合物的影响  36-37
    3.1.4 功能菌影响污泥产率的理论分析  37
  3.2 混合菌群投菌量的最优配比  37-38
  3.3 影响功能菌污泥减量效能的因素  38-44
    3.3.1 污泥负荷  38-39
    3.3.2 污泥浓度  39-40
    3.3.3 废水基质  40-42
    3.3.4 温度  42-43
    3.3.5 pH  43-44
  3.4 本章小结  44-46
第4章 外加功能菌对内源代谢的影响  46-58
  4.1 对污泥衰减的影响  46-48
    4.1.1 酵母菌 E7  46-47
    4.1.2 乳酸菌 L2  47
    4.1.3 芽孢杆菌 B135  47-48
  4.2 对微生物内源代谢强度的影响  48-54
    4.2.1 混合液中相应微生物种群的数量  48-50
    4.2.2 内源呼吸比耗氧速率  50-51
    4.2.3 pH、MLVSS 和 SV_(30)  51-53
    4.2.4 低倍显微镜下的污泥性状  53-54
  4.3 微生物生长动力学参数的确定  54-57
  4.4 本章小结  57-58
第5章 功能菌生长特性研究  58-77
  5.1 培养时间对功能菌的影响  58-60
  5.2 温度和 PH 对功能菌生长的影响  60-63
    5.2.1 温度对功能菌生长的影响  60
    5.2.2 pH 对功能菌生长的影响  60-63
  5.3 功能菌培养基的优化  63-67
    5.3.1 碳源和氮源  63-64
    5.3.2 无机盐  64-65
    5.3.3 培养基正交试验优化  65-67
  5.4 制备复合微生物固态菌剂的小试  67-70
    5.4.1 载体混合比优化  67-68
    5.4.2 烘干温度优化  68-69
    5.4.3 固态制剂的保存期  69-70
  5.5 发酵罐混合发酵中试  70-75
    5.5.1 搅拌速率和通气比的优化  70-71
    5.5.2 发酵条件和流程的优化  71-74
    5.5.3 菌剂制备成本分析  74-75
  5.6 本章小结  75-77
结论  77-79
参考文献  79-88
致谢  88

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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