【摘 要】
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造纸污泥与普通剩余活性污泥的区别在于其不仅含有剩余活性污泥菌体,还含有大量的纤维素、半纤维素和木质素,并且它们具有稳定的特殊结构,使得其难于被微生物厌氧消化,因此,造纸污泥生物利用技术的关键在于解决木质纤维素的水解及死亡微生物细胞的破壁问题。本文利用超声技术对造纸污泥进行预处理,研究超声对造纸污泥中木质纤维素及微生物细胞的破壁作用及效果,之后接种瘤胃微生物厌氧消化产酸,探究超声预处理对造纸污泥产酸
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造纸污泥与普通剩余活性污泥的区别在于其不仅含有剩余活性污泥菌体,还含有大量的纤维素、半纤维素和木质素,并且它们具有稳定的特殊结构,使得其难于被微生物厌氧消化,因此,造纸污泥生物利用技术的关键在于解决木质纤维素的水解及死亡微生物细胞的破壁问题。本文利用超声技术对造纸污泥进行预处理,研究超声对造纸污泥中木质纤维素及微生物细胞的破壁作用及效果,之后接种瘤胃微生物厌氧消化产酸,探究超声预处理对造纸污泥产酸的促进作用及机理。研究结果对明晰超声预处理后造纸污泥成分及性质的变化规律及推进造纸污泥资源化利用具有重要意义。本实验研究了不同超声功率（90、180、270、360、450、540、630W）和超声时间（10、20、30、40、50、60min）对污泥成分及性质的影响。对不同条件下处理后污泥样品的有机物（氨氮、SCOD、溶出蛋白质、还原糖）含量、纤维结构、结晶度、热稳定性进行了表征,研究结果表明:（1）当超声功率为540W、超声时间为40min时,各有机物含量达到最高,氨氮、还原糖、蛋白质和SCOD最高含量分别为221.69mg/L、838.24mg/L、2928.45mg/L和3928.015mg/L;（2）通过红外光谱分析发现,造纸污泥在超声处理前后都含有大量羟基;1636cm-1处木质素的伸缩振动峰经过超声处理后变小;1420cm-1处C-H纤维素峰变小;（3）通过SEM可以看到,超声处理破坏了污泥中木质纤维素的结构,使微生物细胞壁发生了破碎,（4）通过XRD分析发现超声处理后污泥的结晶度由初始的75.40%降为71.63%,降低了3.77%。对最佳超声处理条件下污泥样品接种瘤胃微生物,在T=37±1℃,p H=7,r=120rpm条件下进行产酸实验,相同条件下做空白样,研究结果表明:（1）水解液中氨氮、还原糖、蛋白质、SCOD及VFAs含量都有明显提升,最高值分别达到583.92mg/L、7759.06mg/L、4382.06mg/L、8642.63mg/L和9.43g/L;（2）VFAs的主要组成成分为乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、异戊酸和正戊酸,其中乙酸和丙酸是组要产物;（3）厌氧消化造纸污泥产酸的优势菌群是变形菌门和厚壁菌门。超声波预处理可以改变造纸剩余污泥的物理化学性质,降解污泥固相中的木质纤维素,增加污泥液相中可降解成分含量,可以促进瘤胃菌厌氧消化造纸污泥产酸量的提升,实验结果可为造纸污泥的资源化利用提供科学依据和技术支持。
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