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全国城市污泥产量逐年递增,污泥的高含水率严重制约着污泥的后续利用。以降低污泥含水率为目标的污泥深度脱水技术已成为国内外污泥处置领域的研究热点。起源于微生物湿法冶金的生物沥浸技术(Bioleaching)是一项能够同时达到污泥深度脱水和污泥重金属去除的污泥生物处理技术。生物沥浸处理后的污泥可以在不加任何脱水剂的条件下通过板框压滤深度脱水至含水率为60%左右的泥饼。但是污泥中的水溶性有机物(DOM)会严重影响生物沥浸体系中硫杆菌的活性,从而影响到污泥调理程度。尽管添加耐酸性酵母菌能降解水溶性有机物(DOM),缓解了 DOM对硫杆菌的毒性,提高了沥浸效果,但是生物沥浸环境下的低pH不利于酵母菌的生长,沥浸后存活的酵母菌数量明显减少,从而不利于长期稳定运行。相反,真菌的数量则随着生物沥浸过程中有机酸的降解而增加,说明真菌能很好的在生物沥浸环境下生长。污泥中丝状真菌能通过菌丝吸附污泥中溶解性和非溶解性物质,并通过代谢这些物质来增加自身的生物量。并且,一些丝状真菌还具污泥脱水和生物絮凝等作用。菌处理的污泥含固率偏低,只有1%左右,从而使得污泥的处理效率不高。而我国污水处理厂产生的浓缩污泥含固率普遍在2%-4%左右,需要将原始污泥加水稀释后才能进行污泥真菌处理,使操作更加繁琐,不利于该技术的长期稳定运行。因此,本文通过从污泥中筛选出能改善高含固率污泥脱水的丝状真菌,研究其脱水性能及机理,并研究其与硫杆菌的联合作用,以期为城市污泥的高效脱水提供理论基础和技术支持。主要研究结果如下:(1)本文从污泥中分离出27株真菌,通过脱水实验筛选出7株能改善高含固率污泥脱水性能的丝状真菌。并根据丝状真菌的最适生长条件,选择出1株最适合的丝状真菌,并命名为Mucor sp.ZG-3。该菌在纯培养过程中菌丝分散均匀,不相互缠绕成菌丝球,有利于污泥颗粒的捕集,从而促进污泥脱水。(2)丝状真菌Mucor sp.ZG-3处理城市污泥过程中污泥的脱水性能改善效果主要受到接种方式、接种浓度和污泥含固率的影响。研究发现,最适接种方式为菌丝体接种,最适接种量为10%(v/v),低于该接种量处理效果不佳,高于该接种量处理导致后期污泥脱水性能恶化。Mucor sp.ZG-3处理低含固率污泥的处理效果不如高含固率污泥的处理效果明显,最佳接种污泥含固率为4%。在最适条件下处理污泥可使污泥比阻降低75.1%,显著改善污泥的脱水性能,同时降低了出水COD,处理后的污泥仍具有良好的沉降性能。(3)丝状真菌Mucor sp.ZG-3通过降解污泥EPS和捕集污泥颗粒提高污泥脱水性能。研究表明,污泥比阻与Slime-EPS含量和其中的多糖含量呈正相关,接种丝状真菌Mucor sp.ZG-3能降解Slime-EPS和其中的多糖组分,从而促进污泥脱水。除此之外,由于真菌菌丝的捕集作用,使得污泥小颗粒被菌丝捕获形成大颗粒絮体。污泥比阻又与污泥中粒径大于100 μm的大颗粒絮体含量呈负相关,接种Mucor sp.ZG-3使污泥中粒径大于100 μm的大颗粒絮体的破坏分解程度从50%降至20%,提高了大颗粒絮体的含量,有助于防止大颗粒絮体解体,保持大颗粒絮体的稳定,从而促进污泥脱水。(4)污泥中含有很多有机物,如DOM,丝状真菌Mucor sp.ZG-3能利用这些物质促进自身生长。污泥DOM经丝状真菌降解3 d后,污泥DOM降解率高达65.2%。其中对嗜酸性硫杆菌A.ferrooxidans LX5毒性最大的L-DOM的降解率高达76.2%,对A.ferrooxidans LX5没有毒性的H-DOM也能部分降解。此外,污泥DOM的小分子有机酸也得到了大幅去除,其中,对硫杆菌有较强毒性的有机酸(甲酸和乙酸)已被完全降解,毒性较弱的丙酸降解率也高达52.5%。降解后的污泥DOM对硫杆菌A.ferrooxidans LX5的毒性已明显降低,只需4d即可氧化90%的底物亚铁离子。因此,丝状真菌Mucor sp.ZG-3可作为DOM的降解菌,缓解DOM对硫杆菌的毒性,提高硫杆菌活性。(5)污泥中单独接种丝状真菌Mucor sp.ZG-3和硫杆菌A.ferrooxidans LX5都能促进污泥脱水,然而当二者同步接种时,由于丝状真菌和硫杆菌之间的相互抑制,使得微生物的作用没有体现,导致同步接种对污泥脱水的促进作用则不如单独接种效果明显。而向污泥中先接种丝状真菌Mucor sp.ZG-3处理1 d,再接种硫杆菌A.ferrooxidans LX5处理1 d,则可使污泥比阻降至1.00×1012 m/kg,比单独接种硫杆菌A.ferrooxidans LX5处理还低出25.9%。先接种丝状真菌Mucor sp.ZG-3不仅能促进污泥脱水,同时还能通过降解污泥DOM,缓解DOM对硫杆菌的毒性,为随后接入的硫杆菌提供有利条件,使硫杆菌获得较高的活性,从而进一步促进污泥脱水。与耐酸性酵母菌Rhodotorula mucilaginosa R30相比,丝状真菌Mucor sp.ZG-3在分步接种生物沥浸促进污泥脱水方面效果更佳。(6)在分步接种丝状真菌Mucor sp.ZG-3和硫杆菌A.ferrooxidans LX5的生物沥浸处理污泥的模式下,由于存在高活性的硫杆菌,所以能源物质是影响整个处理过程的最重要的因素。研究表明,随着能源物质的增加,脱水效率逐渐变好。当添加量为4 g/L时,处理效果达到最佳,污泥比阻降至2.60×1011m/kg,降低率高达96.9%,与单独接种硫杆菌A.ferrooxidans LX5的传统生物沥浸下添加10g/L最佳能源物质的处理相比,比阻仍低出40.0%。然而,能源物质的持续增加,并不能达到更好的处理效果,甚至反而变差。因此,丝状真菌Mucor sp.ZG-3接种到生物沥浸中,不仅能进一步促进污泥脱水,便于后续处置,还能减少能源物质加入量,减少污泥处理成本,为污泥的深度脱水提供新的技术支持。