城市污泥热碱解—好氧/两相厌氧消化处理的效能及抗性基因变化研究

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抗生素抗性基因(ARGs)是一种大量存在于污泥中的新型环境污染物。因此,污泥处理技术除了考量对常规污染物(VS、TS等)去除效果的同时,也应关注到剩余污泥中ARGs的变化,为后续污泥处置方式的选择提供参考依据。本研究采用了中温两相厌氧和好氧消化两种生物稳定法处理城市污泥,考察了热碱解-中温两相厌氧(taMTPAD)和热碱解-好氧消化(taCAD)两种污泥生物稳定工艺的运行情况以及运行前后七种高频检出基因的变化情况。并试图研究各类抗性基因和微生物群落结构之间的相关性。文中采用热碱解技术对污泥进行预处理破胞。结果显示:热碱解预处理后,剩余污泥上清液中的营养物质(sCOD、TN、TP等)浓度显著提升。随着温度和pH的升高,污泥的破解效果越好。但高温碱解破解效果与中温碱解差异不大。综合考虑营养物质溶出效果、能耗及ARGs控制效果,确定pH=11,T=70℃,t=1h为污泥预处理条件。在20d、16d和10d三个不同的tHRT下,taMTPAD工艺都表现出了较强的稳定性。当tHRT=20d时,VS去除率最高,对ARGs控制效果最好;但在tHRT=10 d时,产酸相的VFA和sCOD积累量最大,产甲烷相的日产气量和甲烷产率达到最大值,但对ARGs的控制效果最差。热碱预处理能显著提升产酸相的产酸能力,产甲烷相的产气能力以及两相厌氧消化系统对VS的降解率,但热碱解也会使得部分ARGs回升。taCAD中pH接近中性,较适合微生物生长繁殖,且在HRT=10 d时,热碱解能显著提升CAD工艺的VS和TCOD去除率,并有效降低VS/TS值。在HRT=20 d时,热碱解对VS和TCOD去除率的提升作用不大。提升曝气量对四个反应器的VS去除率作用不明显,但可提升TCOD去除率。热碱解可显著提升CAD工艺的NH3-N去除效率,但同时也会带来更高的出泥sCOD和TP。ARGs测试结果表明,当Qb=0.5L/min时,延长HRT有利于CAD对ARGs的削减,当有热碱解并缩短HRT时,则可能造成部分ARGs的回升。而对于Qb=2 L/min的情况,尽管taCAD组中的部分ARGs较原泥有所变化,但变化幅度并不大。
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