热碱解-好氧消化联合工艺处理剩余污泥的效能及抗性基因变化研究

华南师范大学学报(自然科学版)JournalofSouthChinaNormalUniversity(NaturalScienceEdition)2019，51(3):36－46doi:10．6054/j．jscnun．2019043收稿日期:2019－02－24《华南师范大学学报(自然科学版)》网址:http:∥journal．scnu．edu．cn/n基金项目:广东省科技计划项目(2016B020240005)*通信作者:胡勇有，教授，Email:ppyyhu@scut．edu．cn．热碱解－好氧消化联合工艺处理剩余污泥的效能及抗性基因变化研究吴学深，胡勇有*，陈元彩，程建华(华南理工大学环境与能源学院∥工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室，广州510280)摘要:通过研究热碱解(TAH)前后污泥理化指标变化，以及不同曝气量(Qb=0．5、2．0L/min)和不同固体停留时间(SＲT=10、20d)条件下好氧消化(CAD)和热碱解－好氧消化(taCAD)2种工艺常规指标和抗性基因(AＲGs)的变化，评价了taCAD工艺处理剩余污泥的效能，并初步分析了其生态风险．结果表明:在pH=11，T=70℃，t=1h的热碱解条件下，污泥胞内物质被大量释放，热碱解混合物中SCOD、多糖、蛋白质等的质量浓度可达到原污泥的数10倍．当CAD工艺SＲT=10d时，热碱解的挥发性固体(VS)去除率分别提高113．9%(Qb=0．5L/min)、160．5%(Qb=2．0L/min)，TCOD去除率分别提高234．6%(Qb=0．5L/min)、83．3%(Qb=2．0L/min)．taCAD处理后NH+4－N的质量浓度明显低于CAD的情况．热碱解会使得后续CAD反应器中SCOD和TP的质量浓度上升．减小曝气量、延长SＲT的CAD过程有利于AＲGs的削减，热碱解可导致CAD中AＲGs的部分回升．相关性分析和微生物的群落结构分析结果表明:CAD中AＲGs的传播途径以基因水平转移(HGT)途径为主．文章在初步分析taCAD工艺生态风险的同时，也为其后续污泥处置方式的选择提供理论依据．关键词:剩余污泥;热碱解;好氧消化;曝气量;固体停留时间;抗性基因中图分类号:X13文献标志码:A文章编号:1000－5463(2019)03－0036－11TheEfficiencyofThermal－AlkalineHydrolysis－ConventionalAerobicDigestionProcessofExcessSludgeandtheChangeofAntibioticＲesistanceGenesWUXueshen，HUYongyou*，CHENYuancai，CHENGJianhua(SchoolofEnvironmentandEnergy，SouthChinaUniversityofTechnology∥TheMOEKeyLabofPollutionControlandEcosystemＲestorationinIndustryCluster，Guangzhou510006，China)Abstract:Inordertoevaluatetheefficiencyofthethermal－alkalinepretreatment－conventionalaerobicdigestion(taCAD)processanditsecologicalrisk，thechangeofphysicochemicalcharacteristicsofsludgebeforeandafterthermalalkalinehydrolysis(TAH)andthechangeofconventionalindicatorsandantibioticresistancegenes(AＲGs)ofconventionalaerobicdigestion(CAD)andthermal－alkalinehydrolysis－conventionalaerobicdigestion(taCAD)underdifferentaerationrates(Qb=0．5，2．0L/min)andsolidsretentiontime(SＲT=10，20d)weretested．TheresultsshowedthatundertheconditionsofTAHatpH=11，T=70℃andT=1h，alargeamountofintracellu-larsubstanceswerereleasedfromsludgecells，andthecontentofSCOD，polysaccharidesandproteininsuperna-tantcouldreachtens