一种利用发酵型产酸菌处理高温蒸汽热水解污泥的方法与流程

本发明涉及微生物应用领域以及污泥处置领域，具体涉及利用一种发酵型产酸菌处理高温蒸汽热水解污泥的方法。

背景技术：

随着城市污水处理厂的大量兴建，日渐增长的污泥已成为严重的环境和安全问题。城镇污水处理厂污泥不仅含水量高，易腐烂，有强烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及铬、汞等重金属和二噁英等难以降解的有毒有害及致癌物质。污泥未经处理随意堆放，经过雨水的侵蚀和渗漏作用，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人类身体健康。

高温蒸汽热水解是一种使污泥稳定化和改善污泥性能的预处理技术，其原理是在高温环境下通过热力效应促使有机质废弃物及污泥中的细胞结构(主要是细胞壁、细胞膜)破碎，并将破碎细胞释放出的部分高分子有机物(脂肪、蛋白质、碳水化合物等)分解为小分子物质，但污泥经高温蒸汽热水解后，其中的有机物经部分水解而产生的衍生物成分十分复杂，为二次污染物，其中一些衍生物并非环境中已经存在的物质，而且消化池内的温度相对较高，自然环境中的菌群很难适应。由于这些原因，高温厌氧消化池内需要的微生物接种量非常巨大(通常为污泥量的50％)，使污泥的处理效率降低，菌种驯化时间长，处理效果不理想。

厌氧消化过程是在产酸菌群、纤维素菌群、硫酸盐还原菌群以及产甲烷菌群等多种菌群协同作用完成的，大分子有机物质的降解是产甲烷的重要限速步骤。产酸菌、硫酸盐还原菌及纤维素降解菌等非产甲烷菌为甲烷菌创造适宜的氧化还原电位及pH环境，提供代谢底物，产甲烷菌利用挥发性脂肪酸(VFA)和H₂为底物产生CH₄，这样就为不产甲烷菌解除反馈抑制从而促进其生长。甲烷的产生与菌群的互营代谢有着紧密的关系。其中产甲烷菌利用的VFA主要是由发酵型产酸细菌降解大分子有机物产生的。因此，发酵型产酸细菌在沼气发酵过程中尤为重要。

本发明采用发酵型产酸菌处理高温蒸汽热水解污泥，主要利用发酵型产酸菌降解大分子有机物产生挥发性脂肪酸推进高温厌氧消化进程，提高污泥的的处理效率，实现污泥“减量化、无害化、资源化利用”的处置目标。

技术实现要素：

一种利用发酵型产酸菌处理高温蒸汽热水解污泥的方法，方法包括以下步骤：

步骤A：发酵型产酸菌的初步筛选

1、产酸菌培养基：葡萄糖8g/L、蛋白胨1.5g/L、K₂HPO₄ 0.4g/L、(NH4)₂S0₄ 0.5g/L、MgS0₄.7H₂O 0.05g/L、FeCl₃ 0.01g/L、MgCl₂ 0.1g/L、CaCl₂ 0.1g/L、酵母膏1.5g/L、NaCl 3g/L、L-半胱氨酸0.5g/L，pH为6.8～6.9，灭菌20～30min。

2、分离纯化培养基：产酸菌培养基中加入1.7％(W/V)琼脂，0.1％甲基红指示剂，充入5～8min氮气形成厌氧环境。

3、取剩余污泥接种于产酸菌培养基中置于50℃富集培养，培养至OD₆₀₀为0.8～0.85。

步骤B：发酵型产酸菌的纯培养

选取OD₆₀₀为0.8～0.85的菌悬液采用梯度稀释法，以10倍梯度稀释至10^-7倍，选取不同浓度的稀释液均匀涂布于分离固体培养基，每个浓度梯度3个重复，置50℃培养。待长出菌落后挑取出红色菌落划线接种于相应的平板，重复划线分离纯化3～4次直至无杂菌落。

步骤C；厌氧消化过程

筛选出的发酵型产酸菌富集培养2～3d后，按照发酵型产酸菌与污泥的体积比为1:8的投加量，置于50℃培养箱进行厌氧消化18d，每天搅拌两次，每次持续时间为0.5min。经处理后，收集沼气，污泥进行堆肥处置。

上述的高温蒸汽热水解污泥的处理，污泥COD浓度为30000～40000mg/L，pH为7.0～7.1。

上述高温蒸汽热水解污泥的处理，其特征还在于，利用发酵型产酸菌处理高温蒸汽热水解污泥在有效净化去除污泥中COD含量的同时能获得含有丰富沼气进行资源再回收。

本发明的优点以及所产生的有益效果为：本发明所述的利用发酵型产酸菌易分离纯化，来源广泛且经济，利用发酵型产酸菌处理高温蒸汽热水解污泥相比于不加入菌种污泥直接厌氧消化，COD的去除率提高了20％以上，产气量提升了40％～50％，本发明具有处理效率高，反应周期短，同时产生的沼气可以综合运用，真正地实现污泥的无害化、减量化、无害化处理。

附图说明

图1为发酵型产酸菌处理高温热水解污泥的流程图

图2为发酵型产酸菌对热水解污泥COD去除效果图

具体实施方法

下面结合具体的实施例,进一步阐述本发明。

实施例1：发酵型产酸菌处理高温蒸汽热水解污泥

步骤A：发酵型产酸菌的分离纯化

1、取5、10、20ml污泥接种到100ml产酸液体培养基50℃进行富集培养，培养到OD₆₀₀为0.8～0.85，用无菌生理盐水以10倍梯度稀释至10^-7倍，取100μl在分离纯化培养基上均匀涂布，封口后放入50℃培养箱培养。培养3d后，挑取周围是红色的菌落，重复划线分离纯化3～4次，直至无杂菌落。

2、所述产酸菌液体培养基的组成成分如下：葡萄糖8g、蛋白胨1.5g、K₂HPO₄ 0.4g、(NH4)₂S0₄ 0.5g、MgS0₄.7H₂O 0.05g、FeCl₃ 0.01g、MgCl₂ 0.1g、CaCl₂ 0.1g、酵母膏1.5g、NaCl 3g、L-半胱氨酸0.5g、蒸馏水1L、pH为6.8，灭菌30min。

3、上述分离纯化培养基的组成成分如下：产酸菌培养基中加入1.7％(W/V)琼脂，0.1％甲基红指示剂，充入5min的氮气形成厌氧环境。

步骤B：污泥预处理：将污泥置入高压灭菌锅模拟高温蒸汽热水解过程，操作条件为131℃，压强为0.1MPa，时间为30min；

步骤C：高温厌氧消化过程

筛选出的发酵型产酸菌富集培养2d后，按照发酵型产酸菌与污泥的体积比为1:8的投加量，置于50℃培养箱进行厌氧消化18d，每天搅拌两次，每次持续时间为0.5min。

经过高温蒸汽热水解处理后的污泥COD浓度为35537mg/L，全磷含量为0.22757ug/L，处理后COD的浓度为19638mg/L，排水量(沼气产生量)为1650ml，全磷含量为0.2056ug/L，COD的去除率为44.7％。

实施例2：高温蒸汽热水解污泥直接高温厌氧消化处理

本案例为例1的对比试验，仅加入发酵型产酸菌用灭菌水代替，其他厌氧消化条件不变。

步骤A：污泥预处理：将污泥置入高压灭菌锅模拟高温蒸汽热水解过程，操作条件为131℃，压强为0.1MPa，时间为30min；

步骤B：高温厌氧消化

按照灭菌水与污泥的体积比为1:8的投加量，置于50℃培养箱进行厌氧消化18d，每天搅拌两次，每次持续时间为0.5min。

经过高温蒸汽热水解处理后的污泥COD浓度为35537mg/L，全磷含量为0.22757ug/L，经高温厌氧消化后污泥COD浓度为26316mg/L，排水量(沼气产生量)为810ml，全磷含量为0.21ug/L，COD的去除率为25.9％。