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成都生物所在強化市政汙泥厭氧消化效率研究方面獲進展
发表日期: 2021-07-19 作者: 蒋心茹、闫志英 文章來源:
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 在我國汙水處理産業發展過程中,相比于汙水處理技術的快速有效發展,汙泥的處理處置技術尚未同步跟上,“重水輕泥”問題突出,導致我國80%左右的剩余汙泥未得到有效處置,二次汙染嚴重,因此對汙泥的處理與處置迫在眉睫。 

 厭氧消化技術能夠在降低汙泥對環境汙染的同時回收能源,是目前國際上最受歡迎的汙泥減量化和資源化處理技術,也是是國際公認的負碳汙泥處置技術,但汙泥的消化效率低限制了該技術的實際應用。 

 中國科學院成都生物研究所污染生物治理项目组研究生蒋心茹在吕青阳博士、闫志英研究員的指导下,使用由水解酶制剂和微量元素产甲烷促进剂组成的雙E體系(Enzyme and Enhancer),協同提高了汙泥的厭氧消化效率。結果表明,400 U/(g·Vs)的複合酶制劑添加量能獲得汙泥最佳水解效率,4小時的水解預處理過程使汙泥的水溶性蛋白、多糖及COD的含量分別提高了60.1%47.7% 74.1%。産甲烷促進劑最佳添加量爲1.24%w/w),更高的添加比例反而會抑制汙泥厭氧産氣量。在雙E體系下,汙泥厭氧發酵累計甲烷産量提高了45.29%Gompertz動力學擬合方程結果顯示,與單獨使用酶制劑或産甲烷促進劑相比,雙E體系能獲得最大産氣速率爲8.57 mL/(g·d)。對雙E體系下運行的厭氧反應器微生物群落結構進行分析發現,具有蛋白水解功能的Fermentimonas 屬和 Lutispora 屬的豐度分別增加了6.15% 5.4%,表明雙E體系下汙泥有機質的轉化效率會更高。此外,通過對反應器內古菌的豐度和種類變化分析發現,雙E體系下嗜氫産甲烷菌豐度更高,建立了更高活力和耐受能力的微生物群落體系。研究結果提出了強化市政汙泥厭氧消化效率的新策略,爲汙泥厭氧消化技術的推廣應用奠定了理論和實踐基礎。 

 该研究成果以蒋心茹、吕青阳为共同第一作者、闫志英研究員为通讯作者发表在国际著名TOP期刊ChemosphereIF=7.086)上。 

 本研究获中國科學院战略生物资源服务网络计划(KFJ-STSQYZD-098), 四川省重大科技項目 (2018SZDZX0024), (2020YFS0449)和四川省科技項目 (2020ZYD023)的支持。 

 原文鏈接

  1 酶水解預處理汙泥可溶性有機物變化 

  2 E工藝産甲烷潛力實驗及Gompertz動力學擬合方程曲線 

  3E工藝下汙泥厭氧消化過程微生物群落豐度變化 

  4 E工艺促进污泥厌氧消化原理示意圖 


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