基于市政污泥生物干化的胞外聚合物降解对污泥脱水影响研究

作     者：曹梦珂 

作者单位：宁波大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蔡璐

授予年度：2022年

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）] 08[工学] 

主      题：污泥脱水 生物干化 光催化 胞外聚合物 代谢通路 微生物群落 

摘      要：市政污泥是城市生活污水处理厂产生的副产物,产量大,含水率高,亟需妥善处理。污泥胞外聚合物(EPS)限制了污泥脱水,生物干化工艺通过生物降解EPS实现污泥高效脱水。本文分别探究了不同原料质量比生物干化和生物干化耦合光催化过程中有机物降解、污泥EPS降解、污泥脱水程度、微生物群落演替和EPS相关物质代谢,明确了EPS对污泥水分变化影响,为改善污泥脱水性能、提高脱水效率提供科学依据。主要研究结果如下:1.高有机质含量可提升堆体温度,提升堆体脱水量,20天内4组堆体总净脱水量在136.86-646.39 g/kg w.b.之间;高温促进污泥EPS含量升高,降温期促进EPS降解;干化结束EPS的多糖和蛋白含量比(PS/PN)升高,提高污泥疏水性,改善污泥脱水效果。2.生物干化耦合光催化促进堆体温度升高和有机质降解,抑制高温期EPS分泌,促进降温期EPS降解;20天内光催化促进堆体总净失水值显著升高19.80%;光催化促进疏水性异亮氨酸含量升高,亲水性赖氨酸和半胱氨酸含量降低,提高污泥疏水性,改善污泥脱水效果。3.微生物群落演替表明,高温灭菌后微生物群落趋于稳定;生物干化中门水平上共有优势细菌Proteobacteria和Firmicutes,共有优势真菌Ascomycota;生物干化耦合光催化降低后熟期微生物群落丰度和多样性,促进堆体稳定;KEGG功能注释表明高温期促进参与代谢的微生物功能增强,降解有机质释放热能,促进污泥脱水;EPS中氨基酸代谢表明,高温提升L-赖氨酸代谢中EC 1.***.8.6、L-半胱氨酸代谢中EC 2.***.1.1和L-谷氨酸代谢中的EC 6.***.1.2活性,光催化抑制了EC 1.***.8.6和EC 2.***.1.1活性,提升了EC 6.***.1.2活性。综上所述,生物干化高温期促进EPS分泌并提高物质代谢,光催化可抑制高温期EPS分泌,降温期促进EPS降解,改善污泥疏水性,促进污泥高效脱水。本研究为污泥生物干化高效脱水工艺优化提供物料配比、温度、时间和酶活等参数调控参考,为污泥生物干化脱水工程应用提供了光催化技术支持。