暗发酵产氢菌的分离及其强化厌氧颗粒污泥活性的研究

摘要

我国造纸废水排放量占工业废水排放量16.7％，在工业废水排放放量中位居第二，其排放量大、污染物复杂、难处理等特点给造纸行业发展和人类的生存环境带来严重影响。因此，构建低成本、高效稳定的废水处理系统成为造纸企业亟待解决的问题。IC内循环厌氧反应器运行成本相对较低且稳定，目前被广泛应用于造纸行业。
　　本文以福建某废纸造纸厂的 IC内循环厌氧反应器为调研对象，采集了废水处理工艺相关数据并进行分析。在反应器运行初期CODCr去除率随进水 VFA波动较大，CODCr去除率在43%～77%之间波动；在运行75 d之后，反应器对进水 pH、VFA的缓冲能力增强，CODCr去除率在65%～74%变化；污泥的 VSS/TSS在运行9个月后呈明显的下降趋势。同时结合 XRD和 FT-IR分析得出，在厌氧运行中无机盐 CaCO3逐渐沉积在污泥中，最终导致 VSS/TSS逐渐下降并使厌氧颗粒污泥活性受到影响。
　　通过对厌氧颗粒污泥的驯化，分离出高效产氢产酸菌 DW01，对DW01进行16S rDNA序列分析，该菌株为 Raoultella属的一个新种。并在不同的碳源、氮源、底物浓度条件下，测定了其产氢性能。在初始 pH为7、15 g/L葡萄糖为碳源、0.883 g/L L-谷氨酸为氮源的条件下， DW01菌株的比产氢率为1.28 mol-H2/mol。
　　接着进行单因素试验确定初始 pH值、L-谷氨酸浓度、接种量3个因素的水平值，借助 Design-Expert8.0.5设计软件，采用 Central Composite Design(CCD)设计 DW01菌株发酵条件，通过响应面分析法获得最佳发酵条件为：初始 pH为5.8、L-谷氨酸浓度为4.3g/L、接种量为15%。该条件下的累积氢气产量为2088.5 mL/L，比优化前提高了29.5%。
　　最后考察 DW01产氢菌对污泥龄为70 d、180 d、335 d、510 d的厌氧颗粒污泥发酵产沼气的影响。在 DW01菌株的最佳生长条件下，接种等量的厌氧颗粒污泥进行序批式发酵实验。结果表明，不同污泥龄的厌氧颗粒污泥累积沼气产量不同，处于增长期的泥龄为180d的污泥产沼气活性最好，累积产沼气量为4242.7 mL/L；相同条件下分别投加 DW01菌株后进行发酵实验，结果发现投加 DW01菌株后污泥龄为335 d的污泥比未投加DW01菌株时累积产沼气量提高了15.2%。本文通过强化产酸菌来调控厌氧反应器内部环境，提高稳定期污泥的活性，进而为预防污泥中大量 CaCO3沉积提供了新思路。

目录

1绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2 造纸废水处理技术现状

1.3 IC厌氧反应器处理废纸造纸废水

1.4厌氧颗粒污泥中的微生物菌群

1.5产氢产酸菌对厌氧消化产沼气的影响

1.6本文研究思路及技术路线

2某废纸造纸厂 IC反应器运行的研究

2.1工程概况

2.2工艺流程图

2.3实验测试方法

2.4结果与讨论

2.5本章小结

3产酸产氢菌的分离鉴定及产氢特性的研究

3.1试验材料与试验方法

3.2细菌的 16S rDNA分析

3.3数据分析

3.4结果与讨论

3.5本章小结

4产氢菌 Raoultella sp. DW01发酵条件的优化

4.1试验材料和试验方法

4.2结果与分析

4.3本章小结

5产氢菌 Raoultella sp.DW01对厌氧颗粒污泥活性的影响

5.1试验材料

5.2试验方法

5.3结果与分析

5.4本章小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 创新点

6.3展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表学术论文及获奖目录

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