1、1剩余活性污泥最大消化潜力分析与高效消化工艺开发中国给排水2023年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会（第十三届）汪 善 全*，江海鸿环境科学与工程学院2023.2.25HP:研究背景-污水处理与污泥处理处置3研究背景-剩余活性污泥(Gonzalez et al,Biotechnol Adv,2018)4Sediment sample研究背景-污泥厌氧消化5Sediment sample污泥消化的瓶颈研究背景-污泥厌氧消化6研究背景-污泥预处理(Gonzalez et al,Biotechnol Adv,2018;Liu et al.,Bioresour Techn

2、ol,2022)破坏EPS破坏细胞破坏细胞&EPS7研究背景-污泥预处理(unpublished data)碱处理热水解(Cambi)热-碱处理8污泥消化及消化微生物组主要问题 剩余活性污泥最大消化效率 消化微生物组主要功能种群组成 APAD工艺开发9污泥消化及消化微生物组主要问题 剩余活性污泥最大消化效率 消化微生物组主要功能种群组成 APAD工艺开发Q1:剩余活性污泥（WAS）中细胞物质及EPS最大可消化效率分别为多少？（消化效率的顶在哪里）余泽晖于思宁鲁祺宏10(Lu,Yu,Wang*,et al.,Bioresour Technol,2020)活性污泥消化潜力 预处理11Protein

3、Polysaccharide(Lu,Yu,Wang*,et al.,Bioresour Technol,2020)DNA活性污泥消化潜力 预处理12ProteinPolysaccharideDNA酸碱促进EPS释放热处理促进细胞裂解活性污泥消化潜力 预处理(Lu,Yu,Wang*,et al.,Bioresour Technol,2020)13活性剩余污泥厌氧消化的碳去除率可以达到60%活性污泥消化潜力 WAS消化潜力未预处理热解预处理酸碱预处理热-碱预处理61.5%(Lu,Yu,Wang*,et al.,Bioresour Technol,2020)14活性污泥消化潜力 E.coli 细胞消

4、化Time(days)Carbon removal(%)Carbon removal(%)Time(days)细胞厌氧消化碳去除率可达到70%70%(Liang,Wang*,et al.,Environ Res,2021)15污泥消化及消化微生物组主要问题 剩余活性污泥最大消化效率 消化微生物组主要功能种群组成 APAD工艺开发Q2:WAS消化微生物组中细胞物质消化种群、EPS消化种群、源自WAS种群及其它未知种群分别是哪些种群并占比多少？（EPS及细胞物质消化种群）梁志伟16污泥消化微生物组 聚类分析17(Liang,Wang*,et al.,Environ Res,2021)0204060

5、80Thermal WAS-ADWAS-ADE.coliFeeding WASUnknownOrigin(%)*Digestion microbiome污泥消化微生物组 细胞物质消化种群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污泥消化微生物组 细胞物质消化种群Populations digesting:WAS-derivedbacteriaUnknownlineagesCellularmatterEPS(EPS-I)(EPS-II)19(Liang,Wang*,et al.,Environ Res,2021)020406080Thermal WAS-ADWAS-ADE.coliFeeding WASUnknownOrigin(%)*Digestion microbiome污泥消化微生物组 细胞物质消化种群Populations digesting:WAS-derivedbacteriaUnknownlinea

7、gesCellularmatterEPS(EPS-I)(EPS-II)在Control-AD及Thermal-AD中，总活性功能种群丰度达到64.5%及97.3%（其它为WAS等来源种群）20Sediment sample污泥消化微生物组 厌氧消化数据库（ADDB）(unpublished)21Sediment sample水解水解发酵发酵乙酸化乙酸化甲烷化甲烷化污泥消化微生物组 功能分析（预处理消化）(Liang,Wang*,et al.,Appl Environ Microbiol,2020)22Sediment sample污泥消化微生物组 功能分析（预处理消化）(Liang,Wang*

8、,et al.,Appl Environ Microbiol,2020)未预处理720217 2524346Monosaccharides Amino acidsLipids12113623s86492539078Protein58202955CH4AcetateFormateH2/CO2Propionate211Butyrate4246252161432

9、361268617Polysaccharide热水解预处理23Sediment sample污泥消化微生物组 功能分析（预处理消化）(Liang,Wang*,et al.,Appl Environ Microbiol,2020)未预处理酸碱预处理24Sediment sample污泥消化微生物组 功能分析（预处理消化）(Liang,Wang*,et al.,Appl Environ Microbiol,2020)热水解预处理酸碱预处理720217 2524346Monosaccharides Amino acidsLipids1

10、2113623s86492539078Protein58202955CH4AcetateFormateH2/CO2Propionate211Butyrate42462525317Polysaccharide25污泥消化及消化微生物组主要问题 剩余活性污泥最大消化效率 消化微生物组主要功能种群组成 APAD工艺开发梁志伟石江建26污泥酸碱预处理及厌氧消化(A

11、PAD)系统Alkaline/Acid Pretreatment and Anaerobic Digestion(APAD)for WAS treatment污泥消化工艺开发-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)27Sediment sample反应器APADThermal-ADControl-AD第一阶段(1-80天)热水解热水解热水解第二阶段(81-414天)酸碱热水解无预处理污泥消化工艺开发-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)28Sediment sample反应器APADThermal-ADControl-AD第一阶段(1-80天)热水解热

12、水解热水解第二阶段(81-414天)酸碱热水解无预处理污泥消化工艺开发-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)工作参数进料(剩余污泥)进泥 TSS(g/L)27.32(1.86)HRT(d)20SRT(d)20温度(C)37每日换泥比5%29Sediment sample污泥消化工艺开发-APAD70%Control-AD 30.9%Thermal-AD 42.4%APAD 52.8%反应器APADThermal-ADControl-AD第一阶段(1-80天)热水解热水解热水解第二阶段(81-414天)酸碱热水解无预处理(Wang*et al.,STOTEN,2020)30

13、Sediment sample微生物群落物种组成PCoA图微生物群落功能组成PCoAAPADThermal-ADControl-ADThermal-ADAPADControl-AD污泥消化工艺开发-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)31Sediment sample污泥消化工艺开发-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)32Sediment sample污泥消化工艺开发-APAD(Wang*et al.,STOTEN,2020)33致 谢鲁祺宏梁志伟余泽晖于思宁石江建张 扬 教授 团队（青岛科技大学）王洪涛 教授 团队（四川大学）34谢 谢！MetaBio LHP