【摘 要】
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酶解预处理剩余污泥有助于提高污泥厌氧消化效果,但酶制剂生产成本高、需持续大量投加等缺点限制了该方法的应用。利用污泥培养水解菌产酶可降低酶制剂的成本。论文以剩余污泥为培养基,研究了加入产蛋白酶的地衣芽孢杆菌和产淀粉酶的蜡状芽孢杆菌组成的复合菌剂后污泥中水解酶的产生情况。优化了培养初始pH、菌剂复配比及加菌量等产酶初始条件;探究了高压破碎处理污泥和加入金属离子分别对产酶效果的影响。论文得到以下研究结果
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酶解预处理剩余污泥有助于提高污泥厌氧消化效果,但酶制剂生产成本高、需持续大量投加等缺点限制了该方法的应用。利用污泥培养水解菌产酶可降低酶制剂的成本。论文以剩余污泥为培养基,研究了加入产蛋白酶的地衣芽孢杆菌和产淀粉酶的蜡状芽孢杆菌组成的复合菌剂后污泥中水解酶的产生情况。优化了培养初始pH、菌剂复配比及加菌量等产酶初始条件;探究了高压破碎处理污泥和加入金属离子分别对产酶效果的影响。论文得到以下研究结果:(1)将地衣芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌投加至灭菌污泥中培养并使其产水解酶,最佳菌剂复配比为地衣芽孢杆菌:蜡状芽孢杆菌=2:1、最适初始pH为8、最适加菌量为30%(纯菌液体积/污泥体积)。(2)采用高压破碎后剩余污泥用作培养水解菌的培养基时,比用灭菌原泥时产酶活性高。用破碎污泥上清液相比用高压破碎污泥培养产酶效果更好,最大蛋白酶活力和最大淀粉酶活力分别可达252.31±1.40 U/mL、266.86±8.40 U/mL。灭菌污泥和破碎污泥在培养水解酶过程中,相比上清液,会产生更多的腐殖酸,这可能是培养后期水解酶活力下降的原因之一。(3)投加0.03 mol/LCa2+,培养体系中的蛋白酶活力在第1天先快速升至246.14?9.09 U/mL,后持续上升并在第7天达最大值340.07?5.87 U/mL,较空白组的最大蛋白酶活力增加了53.94%;该组最大淀粉酶活力为351.02?12.39 U/mL,较空白组增加了51.93%。添加0.03 mol/LCa2+可以提高灭菌污泥培养水解菌产酶效果。添加Mg2+不能提高产酶效果,但能维持水解酶活力的稳定性。添加适量金属离子能强化灭菌剩余污泥培养水解菌产酶效果,维持水解酶活力稳定性,并有助于污泥水解。(4)加入的Bacillus与水解酶间存在明显正相关性,且一直都是优势菌属。随着培养的进行,加0.03 mol/LCa2+组出现了与水解及产酶相关的Lysobacter等优势菌属,RDA分析发现,Ca2+浓度与Bacillus、蛋白酶活力、淀粉酶活力、氨氮含量、SCOD和pH之间均呈正相关关系,表明Ca2+能够影响污泥微生物群落结构变化,从而促进水解菌代谢产酶,而水解菌的生长及产酶效果的提高也会促进污泥的水解。
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