pH调控方法对剩余污泥厌氧发酵的影响

作     者：毕豪华 高春娣 刘奕伟 邢一言 彭永臻 

作者机构：北京工业大学环境与生命学部城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室 

出 版 物：《中国环境科学》 (China Environmental Science)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081703[工学-生物化工] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52270017) 

主　　题：厌氧发酵 可挥发性脂肪酸 pH 高通量测序 

摘      要：剩余污泥厌氧发酵可产生大量挥发性脂肪酸(VFAs)，将其发酵液作为污水处理外加碳源，可解决城市污水处理厂生物脱氮除磷碳源不足的问题，其中调节pH的污泥处理方式因操作简单、效果显著而引起广泛关注。本实验以城市污水处理厂剩余污泥为研究对象，采用批次试验考察了pH为5/7/9/10的恒定调节方式和新型的分阶段pH调节方式对厌氧发酵过程中有机物溶出情况的影响，并利用高通量测序技术对不同pH调控方法下的发酵污泥进行微生物群落结构分析。结果表明，pH恒定调节方式下碱性和酸性条件可溶出更多的有机物，积累量在pH=10时达到最大，此时可溶性有机物(SCOD)浓度为323.77mg/gVSS，VFAs产量为183.38mgCOD/gVSS。在发酵初期，以前4天控制pH=10且后续使pH自然下降的阶段调节方式有利于产酸阶段产出更多的VFAs，其产量最高为208.78mgCOD/gVSS，比pH=10恒定调节下的VFAs总量最大值高出13.90%。采用不同pH调节方式后微生物丰度在门水平上有显著差异，但主要的优势微生物均为Firmicutes、Proteobacteria、Actinobacteriota和Chloroflexi。对于恒定调节方式，Firmicutes和Actinobacteriota的相对丰度在pH=10的条件下达到最高，为61.14%和15.57%，远高于其他pH恒定调节下的菌群丰度；对于分阶段pH调节方式，上述两类微生物较pH=10恒定调节方式的相对丰度又有较大提升，分别提升至68.46%和18.43%。从属水平上来看，与水解酸化有关的菌群（Proteiniclasticum、Bacillus、Acetoanaerobium、Proteocatella和Alkaliphilus等）丰度在pH=10恒定调节中占比为32.38%，在分阶段调中占比为51.62%。分阶段pH调节方式整体上提高了水解酸化菌的相对丰度，更有利于发酵过程中VFAs的积累。