厭氧消化工藝處理含土霉素污水廠污泥研究

【摘要】：我國每年土霉素生產(chǎn)量達(dá)10000噸以上,占世界總產(chǎn)量的65%,而生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生高濃度的土霉素廢水。另外,它作為廉價獸藥廣泛使用于牲畜和水產(chǎn)養(yǎng)殖。80%以上的土霉素會以原藥形式隨排泄物排放至體外,最終進(jìn)入養(yǎng)殖廢水。因此每年有大量含土霉素的生產(chǎn)廢水和養(yǎng)殖廢水需污水廠處理。而在處理過程中,污泥吸附是去除污水中土霉素最主要的途徑。污水中絕大多數(shù)土霉素通過吸附形式轉(zhuǎn)移至污泥,從而使得每年產(chǎn)生大量含土霉素污泥。而目前國內(nèi)多數(shù)污泥最終的處置辦法是填埋,若不對含土霉素的污泥進(jìn)行適當(dāng)處理,將對土壤環(huán)境造成嚴(yán)重危害。而厭氧消化是當(dāng)前處理污泥的主要工藝,因此研究厭氧消化工藝處理含土霉素的污水廠污泥具有重要意義。本課題采用靜態(tài)批次實驗和動態(tài)半連續(xù)流完全混合反應(yīng)器相結(jié)合的方式,以含有不同濃度土霉素的污泥為研究對象,考察了中溫厭氧消化和高溫厭氧預(yù)處理對土霉素的降解作用及受土霉素抑制的情況。并研究了土霉素在污泥厭氧消化中的降解途徑,以及微生物群落結(jié)構(gòu)在不同濃度土霉素壓迫下的演變規(guī)律。通過靜態(tài)批次實驗表明,土霉素濃度達(dá)到5mg/L時即對厭氧消化的沼氣產(chǎn)量有明顯抑制,削減量達(dá)17.24%,當(dāng)達(dá)到100mg/L時,對沼氣產(chǎn)量的削減高達(dá)58.43%。另外,通過滅菌組和未滅菌組的批次實驗得出,運行15天后,有23.92%的土霉素通過水解途徑而降解,而通過生物降解途徑降解的土霉素達(dá)到37.82%?？傮w降解率為61.74%。說明生物降解是土霉素在污泥消化中的主要降解途徑。通過半連續(xù)流單相中溫厭氧反應(yīng)器的運行分析得出,進(jìn)泥中土霉素含量為5mg/L、30mg/L、100mg/L時,對沼氣產(chǎn)量的削減分別為17.24%、21.00%、26.36%,而土霉素的降解率分別為56.06%~63.46%、48.05%、63.26%。在前端采用高溫厭氧預(yù)處理后,上述土霉素濃度下,對沼氣產(chǎn)量的削減分別為5.29%、5.84%、9.22%,對土霉素總體降解率分別達(dá)到了81.67%~87.04%、83.96%、86.19%。表明高溫厭氧預(yù)處理能有效強(qiáng)化對土霉素的去除并減輕其對沼氣產(chǎn)量的抑制作用。采用末端限制性片段長度多態(tài)性分析(T_RFLP)技術(shù)對微生物群落的檢測結(jié)果表明,隨著土霉素的投加及濃度的增加,細(xì)菌和古細(xì)菌的優(yōu)勢種群在不斷發(fā)生演替,群落結(jié)構(gòu)在不斷發(fā)生變化。這反映了微生物為了應(yīng)對更高濃度土霉素而調(diào)整自身群落結(jié)構(gòu),以便能更好地適應(yīng)環(huán)境的變化。綜上所述,常規(guī)中溫厭氧消化工藝對土霉素具有一定的去除作用,配合高溫厭氧預(yù)處理能將土霉素去除率提高至85%左右,有效地削減土霉素排放量。該工藝成熟可靠,具有一定的工程實際意義。 【關(guān)鍵詞】：厭氧消化 土霉素 污泥 高溫厭氧預(yù)處理 T_RFLP
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X787
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題來源與研究背景10
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 課題研究背景10
• 1.2 國內(nèi)外在相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及存在問題分析10-14
• 1.2.1 污泥中土霉素測定方法研究進(jìn)展11
• 1.2.2 土霉素的代謝產(chǎn)物及其環(huán)境行為研究11-12
• 1.2.3 污水中土霉素處理方法研究進(jìn)展12-13
• 1.2.4 含抗生素污泥厭氧消化研究進(jìn)展分析13
• 1.2.5 含土霉素糞便厭氧消化研究進(jìn)展分析13-14
• 1.3 現(xiàn)階段存在的問題14-15
• 1.4 課題的目的、意義與主要研究內(nèi)容、技術(shù)路線15-17
• 1.4.1 課題的目的與意義15
• 1.4.2 課題的主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4.3 課題的技術(shù)路線16-17
• 第2章 試驗材料與方法17-26
• 2.1 試驗材料17-19
• 2.1.1 反應(yīng)裝置17-18
• 2.1.2 主要儀器18-19
• 2.1.3 工藝運行方式19
• 2.2 試驗用泥及其性質(zhì)19-20
• 2.3 試驗分析項目及檢測方法20-26
• 2.3.1 常規(guī)項目檢測方法20
• 2.3.2 污泥中土霉素檢測方法20-23
• 2.3.3 T_RFLP檢測方法23-26
• 第3章 靜態(tài)實驗中土霉素對厭氧消化的影響及其降解26-34
• 3.1 土霉素對污泥厭氧消化的抑制研究26-30
• 3.1.1 沼氣的產(chǎn)氣量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 土霉素降解途徑研究30-32
• 3.2.1 土霉素在純水中穩(wěn)定性研究30-31
• 3.2.2 土霉素在污泥厭氧消化中降解途徑研究31-32
• 3.3 本章小結(jié)32-34
• 第4章 土霉素對常規(guī)厭氧消化工藝影響及其降解研究34-51
• 4.1 反應(yīng)器啟動34-35
• 4.2 無土霉素階段運行效果分析35-38
• 4.2.1 基本理化指標(biāo)35
• 4.2.2 沼氣產(chǎn)氣量35-36
• 4.2.3 VS去除效果36-37
• 4.2.4 VFAs與SCOD變化規(guī)律37-38
• 4.3 低濃度土霉素階段運行效果分析38-42
• 4.3.1 基本理化指標(biāo)38-39
• 4.3.2 沼氣產(chǎn)氣量39-40
• 4.3.3 VS去除效果40-41
• 4.3.4 VFAs與SCOD變化規(guī)律41
• 4.3.5 土霉素降解率41-42
• 4.4 中等濃度土霉素階段運行效果分析42-45
• 4.4.1 基本理化指標(biāo)42
• 4.4.2 沼氣產(chǎn)氣量42-44
• 4.4.3 VS去除效果44
• 4.4.4 VFAs與SCOD變化規(guī)律44-45
• 4.4.5 土霉素降解率45
• 4.5 高濃度土霉素階段運行效果分析45-49
• 4.5.1 基本理化指標(biāo)45-46
• 4.5.2 沼氣產(chǎn)氣量46-47
• 4.5.3 VS去除效果47-48
• 4.5.4 VFAs與SCOD變化規(guī)律48-49
• 4.5.5 土霉素降解率49
• 4.6 本章小結(jié)49-51
• 第5章 高溫厭氧預(yù)處理對土霉素強(qiáng)化去除研究51-68
• 5.1 反應(yīng)器啟動51
• 5.2 無土霉素階段運行效果分析51-55
• 5.2.1 基本理化指標(biāo)51-52
• 5.2.2 沼氣產(chǎn)量52-53
• 5.2.3 VS去除效果53
• 5.2.4 VFAs與SCOD變化規(guī)律53-55
• 5.3 低濃度土霉素階段運行效果分析55-58
• 5.3.1 基本理化指標(biāo)55
• 5.3.2 沼氣產(chǎn)量55-56
• 5.3.3 VS去除效果56-57
• 5.3.4 VFAs與SCOD變化規(guī)律57-58
• 5.3.5 土霉素降解率58
• 5.4 中等濃度土霉素階段運行效果分析58-63
• 5.4.1 基本理化指標(biāo)59
• 5.4.2 沼氣產(chǎn)量59-60
• 5.4.3 VS去除效果60-61
• 5.4.4 VFAs與SCOD變化規(guī)律61-62
• 5.4.5 土霉素降解率62-63
• 5.5 高濃度土霉素階段運行效果分析63-67
• 5.5.1 基本理化指標(biāo)63-64
• 5.5.2 沼氣產(chǎn)量64-65
• 5.5.3 VS去除率65
• 5.5.4 VFAs與SCOD變化規(guī)律65-66
• 5.5.5 土霉素降解率66-67
• 5.6 本章小結(jié)67-68
• 第6章基于T_RFLP技術(shù)的微生物群落演變分析68-81
• 6.1 單相中溫厭氧反應(yīng)器中微生物群落結(jié)構(gòu)變化68-72
• 6.1.1 細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)變化68-70
• 6.1.2 古細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)變化70-72
• 6.2 高溫厭氧預(yù)處理反應(yīng)器中微生物群落結(jié)構(gòu)變化72-75
• 6.2.1 細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)變化72-74
• 6.2.2 古細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)變化74-75
• 6.3 后續(xù)中溫厭氧反應(yīng)器中微生物群落結(jié)構(gòu)變化75-79
• 6.3.1 細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)變化75-77
• 6.3.2 古細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)變化77-79
• 6.4 本章小結(jié)79-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果88-90
• 致謝90

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