金属卟啉仿生酶强化剩余污泥厌氧水解的减量技术研究.pdf.doc.doc
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1、 作 者 签名 :日 期 : 朐谝陨舷嘤娇 蚰 诖 颉 薄獭 作 者 签名: 疚駗 活 性 污 泥法 是 目前 世 界 上 应 用 最 为 广 泛 的 污 水生 物 处理 技 术 , 但 其最 大弊 端就是 在 运 行 过程 中 会产生 大量的 剩余 污 泥。 这 些污 泥中 饱含着 各种 污 染物 , 处理和处置 这 些污 泥是 一大难 题。 另 一方面, 采用 填埋或焚 烧 的 方法 处置 剩余 污 泥会引 起 二次 污 染问 题。 因此 , 新 生 剩余 污 泥的 减量化 及 资 源化 研究成为 国 际 新 趋势。解 决 这 个问 题的 根 本 途 径 是 从 源头 上 最 大限 度地减
2、少 剩余 污 泥的 产率 , 即 剩余 污泥减量技 术 。 水解 是 污 泥厌氧 消化 的 限 速 步 骤, 强 化 污 泥水解 是 污 泥减量化 的 重要 基 础 和前 提。 与 物 理 法 、 化 学法 相 比 , 生 物 法 中 的 外加酶 污 泥减量技 术 不仅 可以缩 短 消化 时 间 , 改 善 污 泥的 消化 性 能 , 而 且易 控制 , 经 济高 效 , 对 环境 无污 染副 作 用 。 但 外加酶 法 也 存 在 不易 回收 , 易 失活 等 缺 点, 因此 , 模 拟 酶 污 泥减量技术 开 始 受 到 关 注。所谓 模 拟 酶 污 泥减量技 术 , 就是 将 与 生 物
3、 酶 具有 相 似 催 化 作 用 和选择 性 的 化合 物 应 用 于污 泥厌氧 水解 过程 , 以实 现污 泥的 减量化 。 金属 卟 啉 类化 合 物 模 拟 细胞 色 素 单加氧 酶 在 催 化 氧 化 方面的 研究已 受 到 广 泛 的 关 注, 是 仿 生 化 学领域非 常 吸 引 人的 工 作 之 一。 本 文 对 金属 铁 卟 啉 作 为 细 胞 色 素 单加氧 酶 的 仿生 酶 强 化 污 泥厌氧 水解 , 实 现污 泥减量化 作 了 深 入 的 探 讨 。下, 和 史直鸫 涌 瞻 鬃 橹 械 和 黾 拥搅 和 琋 籒 浓 度和还原糖 浓 度与 空白 组 相 比 分 别增 加
4、了 。对 合 成的 固 定化 仿 生 催 化 剂进行 了 循环试 验 , 经 过五次 重 复 使 用 后 , 、 省 籒 浓 度和还原糖 浓 度这 四项 参 数指 标 只有 略 微的 减小, 说明该仿 生 催 化 剂的 催 化 性 能 在 使 用 多 次 后 并 无明显 变 化 。 关 键词: 剩余 污 泥减量; 厌氧 水解 ; 金属 铁 卟 啉 ; 仿 生 酶 金属 卟 啉 仿 生 酶 强 化 剩余 污 泥厌氧 水解 的 减量技 术 研究 , 瓹 瑃 甅 琲 痵 琺 猼 籥 】 現 , 甎 琕 , 琧 、 穘 甌 籄 材料 与 方法 本 章 小结 结果 与 讨 论 值 对 的 影响 一 值
5、对 还原糖 溶 出 的 影响 一 纳 米 粒 子 膞 射 线 衍 射 图 谱 图 图 对 的 影响 图 图 对 还原糖 浓 度的 影响 金属 卟 啉 仿 生 酶 强 化 剩余 污 泥厌氧 水解 的 减量技 术 研究随 着 环境 污 染物 排 放标 准 的 日 趋严 格以及 金属 卟 啉 仿 生 酶 强 化 剩余 污 泥厌氧 水解 的 减量技 术 研究剩余 污 泥的 处置 途 径 有 很 多 , 因国 家 的 具体 情 况 不同 而 存 在 很 大的 差 异, 最终去 处可 分 为 污 泥无害 化 和污 泥利用 , 但 这 两者 在 很 多 情 况 下是 联合 使 用 的 。 污泥无害 化 处置
6、 有 焚 烧 和填埋。 污 泥利用 主 要 有 低 温 热解 制 油 、 制 水泥、 农用 、 提取 蛋 白 质、 做动 物 饲 料 、 制 吸 附 剂等 。 卫 生 填埋、 堆肥处理 、 焚 烧 处理 、 水体 消纳 和土地利用 是 我国 常 用 的 污 泥处置 方法 。 城 镇 污 水处理 厂的 污 泥主 要 是 初 沉 池的 污 泥和剩余 活 性 污 泥, 含水率 极 高 , 金属 卟 啉 仿 生 酶 强 化 剩余 污 泥厌氧 水解 的 减量技 术 研究在 废活 性 污 泥中 , 的 含量为 富含有 机物剩余 污 泥中 的 有 机物 质主 要 是 长 链的 大分 子 蛋 白 质、 脂 肪
7、 和碳 含有 微 量营 养 元素污 泥中 含有 的 微 量元素 有 镁、 硼 、 铁 、 铜 、 锌、 钠、 钒、表 城 市污 水处理 厂污 泥的 基 本 成分 污 泥减量化 的 研究背 景和理 论 基 础传 统 的 污 泥处理 主 要 以污 水处理 厂中 排 出 的 污 水污 泥作 为 对 象, 通 过采用 浓缩 、 调 理 、 脱 水、 干 化 、 焚 烧 等 处理 方法 , 使 污 泥的 含水率 降低 , 体 积 减少 , 以实 现污 泥的 减容化 。 干 化 后 的 污 泥再进行 焚 烧 、 卫生 填埋等 直接 的 处置 方法 或将其用 作 有 机肥料 、 制 水泥和活 性 炭 等 ,
8、 以实 现其资 源化 利用 。 但 现有 的 污 泥处理技 术 的 成本 都偏 高 , 仅 适 合 一些大型的 污 水处理 厂。 而 随 着 城 镇 污 水处理 的 普及和处理 效 率 的 提高 , 中 小型城 市污 水处理 所产生 的 污 泥量也 越 来越 多 。 剩余 污 泥的 处理 规 模 越 小, 则 单位 污 泥处理 量的 投 资 就越 高 。 因此 , 无论 是 从 技 术 还是 经济方面考 虑 , 中 小型城 市污 水处理 厂的 污 泥处理 已 经 成为 一个新 问 题。 剩余 污 泥减量化 技 术 就是 在 这 样的 背 景下开 始 研究和开 发 的 。 金属 卟 啉 仿 生
9、酶 强 化 剩余 污 泥厌氧 水解 的 减量技 术 研究一、 基 于细 胞 溶 解 纸 隐 性 生 长 的 污 泥减量化 技 术活 性 污 泥法 及 向 污 水处理 系 统 中 投 加解 偶 联剂等 。图 表 示 剩余 污 泥减量化 技 术 的 分 类:鐾图 剩余 污 泥减量化 技 术 分 类 。 物 理 方法 作 用 于某 一液 态 系 统 和 金属 卟 啉 仿 生 酶 强 化 剩余 污 泥厌氧 水解 的 减量技 术 研究理 方法 的 。 热水解 污 泥的 溶 解 性 甲 蹸 的 比 率 随 温 度升高 与 时 间 延 长 而 增 大, 污 泥的 水解 液 中 约 有 的 为 挥 发 性 脂
10、 肪 酸 琕 的 浓 度也 随 温 度升高 及 时 间 延 长 而 增 大, 同 时 热水解 后 污 泥的 碱度增 大使 得 后 续 处理 的 缓 冲 性 能 得 到 提高 【 】 。 因此 , 目前 的 热水解 污 泥技 术 多 用 于污 泥的 预处理 阶段 。 另 外, 利用 热水解 后 的 污 泥上 清 液 作 为 污水处理 厂的 反 硝化 碳 源的 技 术 已 经 应 用 于活 性 污 泥处理 工 艺中 【 】 。 工 艺生 长 , 从 而 能 够 减少 微 生 物 的 总表 观 产率 系 数。高 了 可 能 , 但 其对 出 水水质的 影响 还需 进一步 研究。 甋 】 等 通 过在
11、 传 统 活 性 在 实 际 应 用 中 , 臭 氧 氧 化 效 果 和臭 氧 的 浓 度以及 臭 氧 与 污 泥接 触 时 间 有 关 。 金属 卟 啉 仿 生 酶 强 化 剩余 污 泥厌氧 水解 的 减量技 术 研究 时 , 污 泥的 产量 左右, 且粒 径 分 布 更 加的 集 中 。解 偶 联就是 利用 某 些特 殊的 途 径 , 使 微 生 物 细 胞 进行 分 解 代谢, 并 把 产生 的 保 辔勰 嗟牟 课狾 。 等 【 】 研究了 果 表 明: 当 都恿 课 保 勰 嗖 考 跎 俾 试 嘉 换嵊 跋 霤 在 实 际 中 应 用 中 , 解 偶 联剂的 最 大的 弱 点就是 环境
12、 安 全 性 问 题。 大部分的 解 偶 联剂是 生 物 异源物 质, 不易 被 生 物 降解 且对 生 物 对 毒害 作 用 , 会对 水处理 由于投 加量大, 费 用 较 高 , 利用 率 低 。 酶 的 种 类和剂量投 加不当 很 容易 引 起 微 生物 种 群 由厌氧 向 好 氧 种 群 诱 变 。 厌氧 系 统 中 , 微 生 物 种 群 多 样性 被 破 坏, 产甲 烷 在 常 规 活 性 污 泥工 艺中 , 细 菌通 常 以菌胶 团 的 形 式 存 在 , 不容易 被 原生 动 物 酶 与 仿 生 酶 酶 作 用 的 底物 不同 可 分 为 淀粉酶 、 蛋 白 酶 、 脂 肪 酶
13、 、 核 糖 核 酸酶 和纤 维 素 酶 等 。酶 作 为 一种 高 效 的 生 物 催 化 剂, 具有 以下催 化 特 性 :酶 的 化 学成分 主 要 是 蛋 白 质, 所以容易 受 到 高 温 、 强 酸、 强 碱等 条发 生 钝 化 作 用 而 失活 。 酶 催 化 反 应 的 多 样性 酶 具有 广 泛 的 催 化 底物 谱 , 其潜 在 的 催 化 底物 包 括 大部分 的 有 机化原反 应的 文 献报 道 随 着 经 济的 发 展和人类在 生 产与 生 活 中 所产生 的 环境 污 染物 质的 增 多 , 寻 求一些有 效 的 途 径 来处理 这 些污 染物 变 得 尤其的 迫切
14、。 这 些污 染物 中 大部分 是 多 环芳 烃和卤 代有 机物 , 这 些物 质的 生 物 利用 率 非 常 低 , 在 化 学性 质上 属 于惰 性 物 质,从 而 成为 环境 污 染治 理 过程 中 一个非 常 大的 难 题。 酶 系 具有 十 分 广 泛 的催 化 底物 谱 和对 外源物 质特 有 的 降解 能 力 , 能 通 过环氧 化 、 脱 卤 化 氢 、 羟基 化 、脱 烷 基 化 等 作 用 对 各种 不同 结构 的 有 机物 质起 催 化 作 用 , 改 变 这 些有 机化 合 物 的化 学性 质, 以达到 降低 这 些污 染物 质环境 危 害 性 的 目的 。 所以, 酶
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