有机固体废弃物高温生物干化研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunjava2009
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随着中国经济的快速发展和人民生活水平的快速提高,所伴随着的是人们生活所直接或间接产生的有机固体废弃物(例如:餐厨垃圾,污水处理行业的剩余污泥、黑臭水体的黑臭底泥和牲畜粪便等),这些有机固体废弃物有机质含量高,含水率较高,若不进行干化处理将会带来一系列环境问题。以有机固体废物中的污泥为例,根据E20研究院发布的《中国污泥处理和处置市场分析报告(2016年版)》,目前中国每日所产生的含水率为80%的污泥为104301.4吨。预计到2020年,中国城市生活污水污泥产量将达到4382万吨/年,工业污泥产量将达到4000万吨/年,两项合计达到8382万吨/年。本文以污泥和畜禽粪便为有机固体废弃物的研究对象,围绕超高温菌的液培及污泥生物干化展开研究,论文的主要研究内容包括:(1)本课题通过研究快速扩培超高温菌的方法,研究不同温度和不同pH环境下对超高温菌液体培养的影响,并使用荧光显微镜及16s rRNA来判断各个培养罐中细菌状态的效果,探究超高温菌液体快速扩培的最佳工艺条件。经研究发现使用葡萄糖(C6H12O6),淀粉((C6H10O5)n),碳酸氢钠(NaHCO3),尿素(CO(NH2)2),磷酸二氢钾(KH2PO3)和无机盐等作为液体培养基,最佳培养条件为温度80℃、pH6.8~8.2;在该条件下快速液体培养超高温菌Calditerricola属,在第一次快速液体扩培中超高温菌Calditerricola属相对丰度为1.02%,在二次快速液体扩培中超高温菌Calditerricola属相对丰度升至23.73%,证明了应用该方法快速培养超高温菌Calditerricola属的有效性,同时也证明了二次快速液体扩培的可行性。(2)使用快速液体扩培的菌液作为菌种来源进行生物干化,研究生物干化堆体初始含水率、堆高对生物干化的影响。实验结果表明,过高和过低的初始含水率与较低的堆高都不利于堆体温度的升高及保持,实验得出生物干化堆体的初始含水率为47.2%时效果较好,其在经济性方面和堆体温度的升高和保持方面都具有优势。在最佳条件下通过使用快速液体扩培菌种的生物干化完成品作为返料与普通生物干化的完成品作为返料进行返混实验,结果表明超高温菌能够承受超高温且产物可重复利用,普通生物干化产物不能在承受持续高温后重复利用。(3)生物干化堆体按时间序列进行取样,采用16s rRNA测序技术对样品的细菌菌群结构和相对丰度进行测定,结果表明可耐受超高温如:Brevibacterium、Brachybacterium、Dietzia等属细菌,在整个生物干化过程中其相对丰度一直上升;不能耐受超高温的普通嗜热菌如:Thermobifida、Saccharopolyspora、Saccharomonospora等属细菌其相对丰度在整个生物干化过程中先升高后降低;不能耐受高温(>45℃)如:Corynebacterium1、Bacillus、Geobacillus等属细菌其相对丰度在整个生物干化过程中一直降低。
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