剩余活性污泥最大消化潛力分析與高效消化工藝開發.pdf

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1、1剩余活性污泥最大消化潛力分析與高效消化工藝開發中國給排水2023年中國城鎮污泥處理處置技術與應用高級研討會（第十三屆）汪 善 全*，江海鴻環境科學與工程學院2023.2.25HP:18680552384研究背景-污水處理與污泥處理處置3研究背景-剩余活性污泥(Gonzalez et al,Biotechnol Adv,2018)4Sediment sample研究背景-污泥厭氧消化5Sediment sample污泥消化的瓶頸研究背景-污泥厭氧消化6研究背景-污泥預處理(Gonzalez et al,Biotechnol Adv,2018;Liu et al.,Bioresour Techn

2、ol,2022)破壞EPS破壞細胞破壞細胞&EPS7研究背景-污泥預處理(unpublished data)堿處理熱水解(Cambi)熱-堿處理8污泥消化及消化微生物組主要問題 剩余活性污泥最大消化效率 消化微生物組主要功能種群組成 APAD工藝開發9污泥消化及消化微生物組主要問題 剩余活性污泥最大消化效率 消化微生物組主要功能種群組成 APAD工藝開發Q1:剩余活性污泥（WAS）中細胞物質及EPS最大可消化效率分別為多少？（消化效率的頂在哪里）余澤暉于思寧魯祺宏10(Lu,Yu,Wang*,et al.,Bioresour Technol,2020)活性污泥消化潛力 預處理11Protein

3、Polysaccharide(Lu,Yu,Wang*,et al.,Bioresour Technol,2020)DNA活性污泥消化潛力 預處理12ProteinPolysaccharideDNA酸堿促進EPS釋放熱處理促進細胞裂解活性污泥消化潛力 預處理(Lu,Yu,Wang*,et al.,Bioresour Technol,2020)13活性剩余污泥厭氧消化的碳去除率可以達到60%活性污泥消化潛力 WAS消化潛力未預處理熱解預處理酸堿預處理熱-堿預處理61.5%(Lu,Yu,Wang*,et al.,Bioresour Technol,2020)14活性污泥消化潛力 E.coli 細胞消

4、化Time(days)Carbon removal(%)Carbon removal(%)Time(days)細胞厭氧消化碳去除率可達到70%70%(Liang,Wang*,et al.,Environ Res,2021)15污泥消化及消化微生物組主要問題 剩余活性污泥最大消化效率 消化微生物組主要功能種群組成 APAD工藝開發Q2:WAS消化微生物組中細胞物質消化種群、EPS消化種群、源自WAS種群及其它未知種群分別是哪些種群并占比多少？（EPS及細胞物質消化種群）梁志偉16污泥消化微生物組 聚類分析17(Liang,Wang*,et al.,Environ Res,2021)0204060

5、80Thermal WAS-ADWAS-ADE.coliFeeding WASUnknownOrigin(%)*Digestion microbiome污泥消化微生物組 細胞物質消化種群Populations digesting:WAS-derivedbacteriaUnknownlineagesCellularmatterEPS(EPS-I)(EPS-II)18(Liang,Wang*,et al.,Environ Res,2021)020406080Thermal WAS-ADWAS-ADE.coliFeeding WASUnknownOrigin(%)*Digestion microbi

6、ome污泥消化微生物組 細胞物質消化種群Populations digesting:WAS-derivedbacteriaUnknownlineagesCellularmatterEPS(EPS-I)(EPS-II)19(Liang,Wang*,et al.,Environ Res,2021)020406080Thermal WAS-ADWAS-ADE.coliFeeding WASUnknownOrigin(%)*Digestion microbiome污泥消化微生物組 細胞物質消化種群Populations digesting:WAS-derivedbacteriaUnknownlinea

7、gesCellularmatterEPS(EPS-I)(EPS-II)在Control-AD及Thermal-AD中，總活性功能種群豐度達到64.5%及97.3%（其它為WAS等來源種群）20Sediment sample污泥消化微生物組 厭氧消化數據庫（ADDB）(unpublished)21Sediment sample水解水解發酵發酵乙酸化乙酸化甲烷化甲烷化污泥消化微生物組 功能分析（預處理消化）(Liang,Wang*,et al.,Appl Environ Microbiol,2020)22Sediment sample污泥消化微生物組 功能分析（預處理消化）(Liang,Wang*

8、,et al.,Appl Environ Microbiol,2020)未預處理1581461401072016612416116217 2524346Monosaccharides Amino acidsLipids12113623s861261532195849253907810622111298Protein140491071321621369022158170153219982021217810620795141730423245CH4AcetateFormateH2/CO2Propionate211Butyrate42192137777524625216912446166161432

9、31582531121461268617Polysaccharide熱水解預處理23Sediment sample污泥消化微生物組 功能分析（預處理消化）(Liang,Wang*,et al.,Appl Environ Microbiol,2020)未預處理酸堿預處理24Sediment sample污泥消化微生物組 功能分析（預處理消化）(Liang,Wang*,et al.,Appl Environ Microbiol,2020)熱水解預處理酸堿預處理1581461401072016612416116217 2524346Monosaccharides Amino acidsLipids1

10、2113623s861261532195849253907810622111298Protein140491071321621369022158170153219982021217810620795141730423245CH4AcetateFormateH2/CO2Propionate211Butyrate4219213777752462521691244616616143231582531121461268617Polysaccharide25污泥消化及消化微生物組主要問題 剩余活性污泥最大消化效率 消化微生物組主要功能種群組成 APAD工藝開發梁志偉石江建26污泥酸堿預處理及厭氧消化(A

11、PAD)系統Alkaline/Acid Pretreatment and Anaerobic Digestion(APAD)for WAS treatment污泥消化工藝開發-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)27Sediment sample反應器APADThermal-ADControl-AD第一階段(1-80天)熱水解熱水解熱水解第二階段(81-414天)酸堿熱水解無預處理污泥消化工藝開發-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)28Sediment sample反應器APADThermal-ADControl-AD第一階段(1-80天)熱水解熱

12、水解熱水解第二階段(81-414天)酸堿熱水解無預處理污泥消化工藝開發-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)工作參數進料(剩余污泥)進泥 TSS(g/L)27.32(1.86)HRT(d)20SRT(d)20溫度(C)37每日換泥比5%29Sediment sample污泥消化工藝開發-APAD70%Control-AD 30.9%Thermal-AD 42.4%APAD 52.8%反應器APADThermal-ADControl-AD第一階段(1-80天)熱水解熱水解熱水解第二階段(81-414天)酸堿熱水解無預處理(Wang*et al.,STOTEN,2020)30

13、Sediment sample微生物群落物種組成PCoA圖微生物群落功能組成PCoAAPADThermal-ADControl-ADThermal-ADAPADControl-AD污泥消化工藝開發-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)31Sediment sample污泥消化工藝開發-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)32Sediment sample污泥消化工藝開發-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)33致 謝魯祺宏梁志偉余澤暉于思寧石江建張 揚 教授 團隊（青島科技大學）王洪濤 教授 團隊（四川大學）34謝 謝！MetaBio LHP 18680552384