厌氧消化工艺处理含土霉素污水厂污泥研究

【摘要】：我国每年土霉素生产量达10000吨以上,占世界总产量的65%,而生产过程中会产生高浓度的土霉素废水。另外,它作为廉价兽药广泛使用于牲畜和水产养殖。80%以上的土霉素会以原药形式随排泄物排放至体外,最终进入养殖废水。因此每年有大量含土霉素的生产废水和养殖废水需污水厂处理。而在处理过程中,污泥吸附是去除污水中土霉素最主要的途径。污水中绝大多数土霉素通过吸附形式转移至污泥,从而使得每年产生大量含土霉素污泥。而目前国内多数污泥最终的处置办法是填埋,若不对含土霉素的污泥进行适当处理,将对土壤环境造成严重危害。而厌氧消化是当前处理污泥的主要工艺,因此研究厌氧消化工艺处理含土霉素的污水厂污泥具有重要意义。本课题采用静态批次实验和动态半连续流完全混合反应器相结合的方式,以含有不同浓度土霉素的污泥为研究对象,考察了中温厌氧消化和高温厌氧预处理对土霉素的降解作用及受土霉素抑制的情况。并研究了土霉素在污泥厌氧消化中的降解途径,以及微生物群落结构在不同浓度土霉素压迫下的演变规律。通过静态批次实验表明,土霉素浓度达到5mg/L时即对厌氧消化的沼气产量有明显抑制,削减量达17.24%,当达到100mg/L时,对沼气产量的削减高达58.43%。另外,通过灭菌组和未灭菌组的批次实验得出,运行15天后,有23.92%的土霉素通过水解途径而降解,而通过生物降解途径降解的土霉素达到37.82%。总体降解率为61.74%。说明生物降解是土霉素在污泥消化中的主要降解途径。通过半连续流单相中温厌氧反应器的运行分析得出,进泥中土霉素含量为5mg/L、30mg/L、100mg/L时,对沼气产量的削减分别为17.24%、21.00%、26.36%,而土霉素的降解率分别为56.06%~63.46%、48.05%、63.26%。在前端采用高温厌氧预处理后,上述土霉素浓度下,对沼气产量的削减分别为5.29%、5.84%、9.22%,对土霉素总体降解率分别达到了81.67%~87.04%、83.96%、86.19%。表明高温厌氧预处理能有效强化对土霉素的去除并减轻其对沼气产量的抑制作用。采用末端限制性片段长度多态性分析(T_RFLP)技术对微生物群落的检测结果表明,随着土霉素的投加及浓度的增加,细菌和古细菌的优势种群在不断发生演替,群落结构在不断发生变化。这反映了微生物为了应对更高浓度土霉素而调整自身群落结构,以便能更好地适应环境的变化。综上所述,常规中温厌氧消化工艺对土霉素具有一定的去除作用,配合高温厌氧预处理能将土霉素去除率提高至85%左右,有效地削减土霉素排放量。该工艺成熟可靠,具有一定的工程实际意义。 【关键词】：厌氧消化 土霉素 污泥 高温厌氧预处理 T_RFLP
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X787
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题来源与研究背景10
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题研究背景10
• 1.2 国内外在相关领域的研究现状及存在问题分析10-14
• 1.2.1 污泥中土霉素测定方法研究进展11
• 1.2.2 土霉素的代谢产物及其环境行为研究11-12
• 1.2.3 污水中土霉素处理方法研究进展12-13
• 1.2.4 含抗生素污泥厌氧消化研究进展分析13
• 1.2.5 含土霉素粪便厌氧消化研究进展分析13-14
• 1.3 现阶段存在的问题14-15
• 1.4 课题的目的、意义与主要研究内容、技术路线15-17
• 1.4.1 课题的目的与意义15
• 1.4.2 课题的主要研究内容15-16
• 1.4.3 课题的技术路线16-17
• 第2章 试验材料与方法17-26
• 2.1 试验材料17-19
• 2.1.1 反应装置17-18
• 2.1.2 主要仪器18-19
• 2.1.3 工艺运行方式19
• 2.2 试验用泥及其性质19-20
• 2.3 试验分析项目及检测方法20-26
• 2.3.1 常规项目检测方法20
• 2.3.2 污泥中土霉素检测方法20-23
• 2.3.3 T_RFLP检测方法23-26
• 第3章 静态实验中土霉素对厌氧消化的影响及其降解26-34
• 3.1 土霉素对污泥厌氧消化的抑制研究26-30
• 3.1.1 沼气的产气量26-28
• 3.1.2 甲烷比例28-29
• 3.1.3 VS的去除效果29
• 3.1.4 TCOD的去除29-30
• 3.2 土霉素降解途径研究30-32
• 3.2.1 土霉素在纯水中稳定性研究30-31
• 3.2.2 土霉素在污泥厌氧消化中降解途径研究31-32
• 3.3 本章小结32-34
• 第4章 土霉素对常规厌氧消化工艺影响及其降解研究34-51
• 4.1 反应器启动34-35
• 4.2 无土霉素阶段运行效果分析35-38
• 4.2.1 基本理化指标35
• 4.2.2 沼气产气量35-36
• 4.2.3 VS去除效果36-37
• 4.2.4 VFAs与SCOD变化规律37-38
• 4.3 低浓度土霉素阶段运行效果分析38-42
• 4.3.1 基本理化指标38-39
• 4.3.2 沼气产气量39-40
• 4.3.3 VS去除效果40-41
• 4.3.4 VFAs与SCOD变化规律41
• 4.3.5 土霉素降解率41-42
• 4.4 中等浓度土霉素阶段运行效果分析42-45
• 4.4.1 基本理化指标42
• 4.4.2 沼气产气量42-44
• 4.4.3 VS去除效果44
• 4.4.4 VFAs与SCOD变化规律44-45
• 4.4.5 土霉素降解率45
• 4.5 高浓度土霉素阶段运行效果分析45-49
• 4.5.1 基本理化指标45-46
• 4.5.2 沼气产气量46-47
• 4.5.3 VS去除效果47-48
• 4.5.4 VFAs与SCOD变化规律48-49
• 4.5.5 土霉素降解率49
• 4.6 本章小结49-51
• 第5章 高温厌氧预处理对土霉素强化去除研究51-68
• 5.1 反应器启动51
• 5.2 无土霉素阶段运行效果分析51-55
• 5.2.1 基本理化指标51-52
• 5.2.2 沼气产量52-53
• 5.2.3 VS去除效果53
• 5.2.4 VFAs与SCOD变化规律53-55
• 5.3 低浓度土霉素阶段运行效果分析55-58
• 5.3.1 基本理化指标55
• 5.3.2 沼气产量55-56
• 5.3.3 VS去除效果56-57
• 5.3.4 VFAs与SCOD变化规律57-58
• 5.3.5 土霉素降解率58
• 5.4 中等浓度土霉素阶段运行效果分析58-63
• 5.4.1 基本理化指标59
• 5.4.2 沼气产量59-60
• 5.4.3 VS去除效果60-61
• 5.4.4 VFAs与SCOD变化规律61-62
• 5.4.5 土霉素降解率62-63
• 5.5 高浓度土霉素阶段运行效果分析63-67
• 5.5.1 基本理化指标63-64
• 5.5.2 沼气产量64-65
• 5.5.3 VS去除率65
• 5.5.4 VFAs与SCOD变化规律65-66
• 5.5.5 土霉素降解率66-67
• 5.6 本章小结67-68
• 第6章基于T_RFLP技术的微生物群落演变分析68-81
• 6.1 单相中温厌氧反应器中微生物群落结构变化68-72
• 6.1.1 细菌的群落结构变化68-70
• 6.1.2 古细菌的群落结构变化70-72
• 6.2 高温厌氧预处理反应器中微生物群落结构变化72-75
• 6.2.1 细菌的群落结构变化72-74
• 6.2.2 古细菌的群落结构变化74-75
• 6.3 后续中温厌氧反应器中微生物群落结构变化75-79
• 6.3.1 细菌的群落结构变化75-77
• 6.3.2 古细菌的群落结构变化77-79
• 6.4 本章小结79-81
• 结论81-83
• 参考文献83-88
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果88-90
• 致谢90

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