復合微生物制劑處理垃圾滲濾液的應用及其機理研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和城市人口的增加，城市生活垃圾產(chǎn)生量日益增加。目前，衛(wèi)生填埋仍是我國城市生活垃圾處置的主要方式。垃圾填埋場產(chǎn)生的滲濾液成分復雜、可降解性差、含有大量有毒有害物質(zhì)，若不加以處理則會對周邊生態(tài)環(huán)境造成極為惡劣的影響。因此，垃圾滲濾液的污染控制和治理已成為當前環(huán)保領域內(nèi)的一項重大課題。
　　 本論文首先對生化法處理垃圾滲濾液中的核心問題菌種的選擇進行了研究，分別對三個復合微生物菌劑進行活化，比較了菌劑在不同投加方式(

2、直接投加、滅菌后投加、未投加)下的處理效果，探討了主要影響因素，推斷原滲濾液中可能存在對處理有利的原始菌群。
　　 通過單因素試驗與正交分析，獲得了三種菌種的最佳優(yōu)化條件；采取生物掛膜試驗，進一步比較這三種菌種對滲濾液的處理效果，并遴選出比較優(yōu)勢的菌種；借助物化法作為滲濾液的預處理或深度處理增強污染物的去除效果；對比生化法和物化法不同組合方式(先生化后物化與先物化后生化)的優(yōu)劣，并從處理效果和經(jīng)濟效益方面加以分析，得到最佳的處理

3、工藝。
　　 使用PCR-DGGE指紋分析技術，將菌種DNA片段進行提取、純化、PCR擴增、DGGE分離和16S rDNA序列測定，將測序的結(jié)果與NCBI基因庫進行比對，分析在掛膜過程中微生物多樣性及結(jié)構(gòu)變化，確定微生物的種屬關系。通過分子生物學手段對優(yōu)勢菌劑的作用機理進行探討，從機理上解釋微生物菌劑的作用過程。
　　 通過以上各方面研究得到以下主要結(jié)論：
　　 ①試驗發(fā)現(xiàn)直接投加菌劑的處理效果明顯優(yōu)于滅菌后投加

4、和未投加方式，這也表明滲濾液的原始菌群中含有某些對處理有利的微生物。
　　 ②由單因素試驗、正交試驗及誤差分析可知，各因素影響HBH-Ⅱ、MCMP、EM菌對滲濾液中COD的去除程度由大到小依次為：接種量＞初始pH值＞反應時間＞曝氣時間；初始pH值＞反應時間＞接種量＞曝氣時間；初始pH值＞接種量＞反應時間＞曝氣時間。最優(yōu)水平組合分別為：反應時間96 h，曝氣時間24 h，VHBH-Ⅱ∶V水=1/8000，進水pH=8.5；反應時間

5、72 h，曝氣時間36 h，VMCMP∶V水=1/8000，進水pH=8；反應時間72 h，曝氣時間36 h，VEM∶V水=1/10000，進水pH=8.5。
　　 ③從優(yōu)選菌種的角度看，對去除COD、BOD、NH4+-N、TN而言，總體上處理效果為：EM＞HBH-Ⅱ＞MCMP；但在去除TP方面，則存在MCMP＞EM＞HBH-Ⅱ，綜合考慮，選擇EM菌種作為后續(xù)研究的對象。其COD、BOD、NH4+-N、TN、TP的去除率分別達到

6、71.25％、77.41％、86.16.％、86.82％、47.25％。
　　 ④生化法出水經(jīng)過后續(xù)Fenton處理(初始pH=5，F(xiàn)eSO4·7H2O的投加量為0.03mol·L-1，反應時間為3 h，nH2O2∶nFe2+=3∶1)COD最終去除率達到91.54％，出水濃度為382.85 mg/L，達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)三級標準。反應后BOD5/COD值增大，達到0.68左右，大大提高了滲濾液的可

7、生化性，有利于進入污水管網(wǎng)進行后續(xù)處理。出水中NH4+-N和TN的最終去除率分別為90.54％、88.76％，TP出水濃度1.56 mg/L。
　　 ⑤三種物化方法處理生物掛膜尾水的效果表明：Fenton氧化法(COD去除率68.48％，NH4+-N去除率18.37％)較水化氧化和黏土石灰法要更理想。對比試驗還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)enton+EM生化與EM生化+Fenton兩種工藝出水指標大致相當，NH4+-N、TN、TP的去除率都在90％

8、左右。但EM生化+Fenton工藝獲得了更高的出水可生化性，對城市污水處理系統(tǒng)的后續(xù)處理更為有利。在去除效果大致相當?shù)臈l件下，EM生化+Fenton工藝藥劑單位處理費用比Fenton+EM生化工藝低18.3％，約為4.55元/噸。
　　 ⑥通過DNA提取，PCR擴增和DGGE分離，用BLAST程序進行相似性比較分析體系中微生物群落多樣性，以及在掛膜過程中不同種群的動態(tài)變化，所有序列與數(shù)據(jù)庫中16S rDNA序列的相似性在94％-

9、100％之間。由于條件和環(huán)境的改變，菌群結(jié)構(gòu)在種類上也發(fā)生了變化。DGGE電泳圖表明，菌種的加入改變了滲濾液中微生物原來的群落結(jié)構(gòu)。條帶S4對應的菌株與Uncultured Firmicutes(厚壁菌門)同源性為99％；Uncultured Firmicutes bacterium菌株在掛膜的第8天，發(fā)揮的優(yōu)勢地位越來越明顯；有的菌種與相比對的菌屬存在很好同源性，但在系統(tǒng)發(fā)育樹上沒有找到與其親緣關系比較近的種。
　　 ⑦分子生

10、物學手段分析結(jié)果表明，滲濾液中污染物的去除與投加EM有很大的關系，但是滲濾液中原始菌種的貢獻同樣不可忽視。投加EM菌劑促進了滲濾液中群落結(jié)構(gòu)演替和功能優(yōu)化，并最終通過EM菌劑和滲濾液中原始菌群的共同作用實現(xiàn)滲濾液處理系統(tǒng)效能提高和完善。在生物掛膜成功后，反應體系中形成了由部分EM菌種和部分原始菌種構(gòu)成的新菌種群落，這種新的菌種群落對滲濾液的處理起著決定性的作用。直接使用強氧化劑，強堿預處理的做法顯然會直接破壞滲濾液中原有的有益菌群，所以