牛奶废水厌氧水解酸化试验研究

利用CSTR反应器进行了牛奶废水厌氧酸化实验研究。结果表明,牛奶废水的厌氧水解酸化过程表现为丁酸型发酵;蛋白质水解为氨基酸是蛋白质类物质厌氧处理的限速步骤;长链脂肪酸C18：1(含一个双键的不饱和油酸)的积累是造成蛋白质厌氧水解酸化效率降底的主要原因之一;在牛奶废水的厌氧处理过程中用CSTR反应器作为生物产氢反应器是不适宜的。     

产氢产乙酸菌株AX2的生长条件及产乙酸特性

产氢产乙酸菌群在参与厌氧消化过程的各类微生物菌群中起着承上启下的作用,然而,目前产氢产乙酸菌的纯培养物很少,对其生理生态习性的了解也十分有限.为增加产氢产乙酸菌资源,了解其生理生化特性,通过丙酸和丁酸混合培养基,从厌氧活性污泥中筛选到一株具有产氢产乙酸特性的葡萄球菌(Staphylococcus)AX2,对其生长条件及转化丙酸和丁酸为乙酸的能力进行研究.结果表明,菌株AX2在丁酸培养基(2.4 g/L)和丙酸培养基(2.31 g/L)中的乙酸产量可分别达到278 mg/L和222 mg/L,并在以氯化铵为无机氮源、pH为7.0、35℃等条件下具有最佳的增殖能力.菌株AX2对丙酸、丁酸有较强的乙酸转化能力.     

有机废水产酸发酵典型类型的产氢能力

通过连续流搅拌槽式反应器的运行,比较了丙酸型发酵、丁酸型发酵和乙醇型发酵等3种不同有机废水产酸发酵类型的产氢能力.在进水COD浓度为5 000 mg/L、HRT 8 h、(35±1)℃等条件下,丙酸型发酵厌氧活性污泥的比产氢速率平均仅为0.022 mol/(kgMLVSS·d);丁酸型发酵的产氢能力平均为0.57 mol/(kgMLVSS·d),是丙酸型发酵的25.79倍;乙醇型发酵厌氧活性污泥的平均比产氢速率为2.89 mol/(kgVSS·d),是丁酸型发酵的5.1倍,是丙酸型发酵的131.65倍.乙醇型发酵是有机废水发酵法生物制氢的最佳产氢发酵类型.     

接种污泥对产氢颗粒污泥形成的影响

采用两个平行的颗粒污泥膨胀床反应器(EGSB),控制温度为(35±0.5)℃,逐步提高进水容积负荷,分别研究接种污泥对产氢速率、颗粒粒径分布变化、液相末端产物和启动末期系统参数的影响.结果表明,采用缺氧污泥混合厌氧污泥进行接种的反应器比直接采用产甲烷颗粒污泥粉碎后接种的反应器更易形成颗粒污泥.在启动末期,前者的平均颗粒粒径为后者的1.25倍,产氢速率是后者的1.23倍.两个反应器都形成了乙醇型发酵,说明发酵类型的形成不受接种污泥影响.启动末期系统的pH值分别为3.9～4.3和4.0～4.4,混合污泥接种反应器的挥发性悬浮固体质量浓度为27.2g/L,厌氧污泥接种反应器的挥发性悬浮固体质量浓度为24.1g/L.相比厌氧污泥接种的反应器,混合污泥接种能更快速培养颗粒污泥,并且反应系统产氢速率高,耐酸性更好,生物持有量大,有利于生物制氢系统高效产氢和稳定运行.     

pH对UASB运行效能及产甲烷互营菌群的影响

研究产甲烷互营菌群对pH变化的响应,对于寻求提高有机废水厌氧生物处理效能的策略具有重要意义.以处理制糖废水的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器的运行为基础,考察不同pH对反应器运行效能及产甲烷互营菌群的影响.结果表明,在进水COD 20 000 mg·L-、HRT 8 h的条件下,当进水pH分阶段由6.9降至5.4时,UASB系统的pH随之从6.8 ～7.4下降至5.7 ～6.7,导致COD去除率降低了23.3％,出水中残留丙酸提高了3.9倍.聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析结果表明,产氢产乙酸菌群在UASB中的多样性显著低于产甲烷菌群,其分布和优势度受pH降低的影响显著.以Eub 19(Pelotomaculum)为代表的食丙酸产氢产乙酸菌在偏酸环境中的优势度明显减弱,而食乙酸产甲烷菌及部分食氢产甲烷菌对pH下降响应并不显著,且随着pH下降,耐酸的食氢产甲烷菌Methanobacterium ferruginis和Uncultured Methanobrevibacter的优势度逐渐增强.由此可见,与产甲烷菌群相比,UASB系统中的产氢产乙酸菌群对pH的变化更加敏感.     

褐煤本源菌在煤层生物气生成中的微生物学特征

为探明微生物菌群在褐煤生物气生成过程中的作用机制,利用厌氧手套箱为操作平台,从云南昭通盆地新鲜褐煤样品中富集培养本源产甲烷菌群,并通过褐煤生物气生成模拟实验,研究了产气过程中发酵细菌、产氢产乙酸菌数量和纤维素酶、辅酶F420活性的变化特征.结果表明：在生物气产生过程中,发酵细菌始终保持着较高活性（大于7.5×106个/mL）,产氢产乙酸菌数量和增殖速率明显小于发酵细菌,但其数量变化趋势与发酵细菌相似,两者在营养生态位上显示出明显的承继关系;纤维素酶始终保持较高的活性（0.018～0.023mg/（mL.h））;辅酶F420活性会受到产酸发酵菌所产生的酸性物质的抑制,其最低活性值为峰值的55.91%～67.61%;辅酶F420活性在褐煤生物气产出过程中经历了两个高峰期,指示着褐煤的煤层气生成过程具有阶段性.     

两种类型生物制氢反应器的运行及产氢特性

为探求反应器型式对发酵法生物制氢过程的影响,分别采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR)和颗粒污泥膨胀床反应器(EGSB)接种厌氧活性污泥,从糖蜜废水中制取氢气.运行中控制温度为35℃,通过缩短水力停留时间(HRT)和增加进水COD质量浓度的方式逐渐提高容积负荷(OLR),分别对CSTR系统和EGSB系统的产氢速率、pH、液相末端产物及生物量进行研究.结果表明,两个系统中,产氢速率均随OLR提高而逐渐升高.CSTR的最佳产氢OLR为25~35 kg/(m3.d),而EGSB的最佳产氢OLR为70~80 kg/(m3.d);此时,CSTR系统的最大产氢速率为6.21 L/(L.h),EGSB系统的最大产氢速率可达18.0 L/(L.h).稳定运行期,EGSB系统的生物量为27.6 gVSS/L,而CSTR的生物量仅为7.8 gVSS/L,说明较高的生物量是生物制氢反应器稳定运行和高效产氢的关键.两个系统均可形成乙醇型发酵,说明发酵类型的形成不受反应器型式影响.与CSTR反应器相比,EGSB反应器具有更好的耐酸能力.     

投配率和回流比对两段厌氧处理废水的影响

为研究投配率和回流比对两段中温厌氧消化处理茶多酚生产废水的影响,采用经超滤后COD)为12 416.3mg/L的茶多酚生产废水进行实验.以产酸段和产甲烷段COD负荷分别为9.1 kg/(m3·d)和1.4 kg/(m3·d)连续进行污泥接种培养,待系统运行稳定后分析产甲烷段产气规律和甲烷含量,短链脂肪酸(VFA)浓度及VFA中乙酸含量.结果表明,当投配率15.0%-20.0%,产酸段所产VFA中乙酸含量<42.0%,产气速率明显下降,出水COD>5 000 mg/L;加大回流比至0.4-0.6,产酸段所产VFA中乙酸含量增加10%-12%;当投配率为11.0%,回流比为0.5,对系统进行20 d的监测发现,系统运行7 d后产酸段VFA>2.5 g/L,VFA中乙酸含量>50%,出水COD<2 200 mg/L,产气效率为0.51 m3/kgCOD,因此合适的投配率和回流比可提高产酸段VFA中乙酸含量、VFA乙酸化的快慢成为厌氧发酵工艺的限制步骤.     

预处理低有机质剩余污泥两相厌氧消化

为提高低有机质剩余污泥的厌氧消化效率,采用超声波(40kHz,50W)与生石灰(投量为560mg/L)联合预处理剩余污泥,然后将预处理的剩余污泥进行中温两相厌氧消化.试验污泥取自长春市某污水处理厂,试验中主要考察剩余污泥的消化性能、产气情况及脱水性能变化.结果表明,当剩余污泥的VS/TS比值为0.56、水力停留时间(HRT)为20d时,预处理污泥厌氧消化后VS去除率达到40.8%.在消化过程中系统稳定,产酸相内挥发酸成分以乙酸和丁酸为主,而产甲烷相内以少量乙酸为主.产甲烷相的甲烷产率为0.33L/gVS去除,产气中甲烷平均含量可达到59.2%,但消化后污泥的脱水性能变差.污泥的联合预处理增加了液相中溶解性有机物的含量,提高了进料污泥的pH与碱度,有助于低有机质剩余污泥的后续厌氧消化处理.     

抗生素废水生物处理的试验研究

为找出抗生素废水适合的生物处理方法,研究了水解酸化-厌氧-好氧组合工艺处理高浓度抗生素废水的试验.结果表明:采用相同体积(62 L)的升流厌氧污泥床和厌氧复合床(UBF)处理水解酸化后的抗生素废水,当COD容积负荷为6.0 kg/(m3.d)时,厌氧复合床对SS、COD、BOD5的去除率分别为75.6%、91.7%、96.1%;出水采用相同体积(64 L)的生物接触氧化反应器和周期循环活性污泥系统(CASS)进行处理,当COD容积负荷为1.6 kg/(m3.d)时,周期循环活性污泥系统对SS、COD、BOD5的去除率分别为91.6%、88.7%9、5.4%.结果表明UBF和CASS系统是抗生素废水处理中先进高效的生物反应器.     

皂素生产废水综合治理技术研究（Ⅱ）——三阶段两相厌氧工艺技术

开发了三阶段两相厌氧工艺即酸化、内电解、厌氧产甲烷的工艺处理皂素废水.从理论上分析了该工艺处理黄姜皂素废水的机理和优势.在实验条件相同时,改变内电解在工艺中的位置进行间歇式厌氧处理,测得2种厌氧工艺的处理效果.实验结果表明内电解在两相厌氧中间CODC r的去除率要优于内电解在酸化前.     

Effects of Different States of Fe on Anaerobic Digestion: A Review

Anaerobic digestion is widely used in the treatment of industrial wastewater, excess activated sludge, municipal waste, crop straw and livestock manure, with the functions of environmental protection and energy recovery. This review summarizes and evaluates the present knowledge of effects of different states of Fe (ZVI, Fe (II), Fe (III)) on hydrogen and methane production in anaerobic digestion process. The potential promotion effects of iron oxides nanoparticles (IONPs), especially magnetite nanoparticles on anaerobic digestion are also mentioned. Fe plays important role in transporting electron, stimulating bacterial growth and increasing hydrogen and methane production rate by promoting enzyme activity. Adding Fe with different morphologies and valence states in anaerobic digestion to increase biogas (hydrogen and methane) production and enhance organic matter degradation simultaneously, which has attracted many scientists’ attention in recent years. Rapid progress in this area has been made over the last few years, since Fe is essential to the fermentative hydrogen and methane production, while few is known about how Fe affects the fermentative biogas production. This review is significant to maintain the stable operation of the biogas project.     

二级水解酸化-SBR工艺去除制药废水CODCr的试验

维生素B1制药废水CODCr的浓度高达4 000mg/L以上,且可生化性较差,BOD/CODCr仅为0.17左右.笔者分析了采用一级水解酸化-SBR法和二级水解酸化-SBR法处理高浓度、难降解的维生素B1制药废水的试验.试验结果显示：采用两级水解酸化-SBR法可在保证处理效果的前提下,大大降低水力停留时间,提高处理效率.     

基于厌氧氨氧化的城市污水处理厂能耗分析

基于小试和示范工程的试验研究结果,对基于一体化厌氧氨氧化工艺的城市污水处理厂进行了综合分析和评价.首先针对主要污染物质进行物质平衡分析,结果表明:与传统A2O城市污水处理工艺技术相比,基于厌氧氨氧化工艺的污水处理厂能在保证出水总氮达一级A排放标准的同时,有机物回收量增加1倍.进一步考察了厌氧氨氧化工艺对城市污水处理厂能耗的影响.曝气能耗的降低和厌氧消化工艺中甲烷产量的提高,使得城市污水处理厂的理论能量自给率达到90%.物质平衡分析和能耗分析表明:厌氧氨氧化工艺提高污水厂能量自给率的关键在于实现了污水中有机物和氮污染物去除的分离.     

过氧乙酸预处理污泥对厌氧消化的影响

利用过氧乙酸(PAA)对污泥进行预处理,考察了预处理对污泥厌氧消化的影响。以未处理污泥作为对比,研究了经过氧乙酸预处理后,污泥性质及甲烷产气量等的变化。结果表明,过氧乙酸预处理的污泥在进行厌氧消化时,污泥在厌氧消化过程中平均日产气速率是52.78mL,比未经过预处理的提高了19.95%;预处理后污泥厌氧消化总产气量为1 478mL,比未经过预处理的多产气246mL。预处理污泥出现产气量峰值的时间比原泥提前2d。过氧乙酸预处理,促进了污泥的水解,厌氧消化过程中,预处理污泥的SCOD浓度高于原泥,最大值为818mg/L,比原泥中SCOD浓度的峰值大57.51%。     

The molecular biological characterization of a strain of biohydrogen-producing anaerobe in Clostridium Genus

The anaerobic process of biohydrogen production was developed recently. The isolation and identification of biohydrogen producing anaerobic bacteria with high evolution rate and yield is an important foundation of the fermented biohydrogen production process through which anaerobic bacteria digest organic wastewater. By considering physiological and biochemical traits, morphological characteristics and a 16S rDNA sequence, the isolated Rennanqilyf33 is shown to be a new species.     

厌氧消化过程中产酸与产甲烷的速度平衡与调控

厌氧消化过程中,产酸与产甲烷的速度平衡依赖于产酸菌与产甲烷菌的相对增长速度。通过对莫诺（Monod）方程的研究,找到二者平衡与调控的一般方法,并主要讨论通过控制消化器负荷实现目标的可行性。     

甲烷氯化物好氧微生物降解动力学

以环境工程中心污质分离器中的好氧污泥为研究对象,经预处理及厌氧处理甲烷氯化物废水中的化学需氧量(COD)作为监测对象,用生物降解法处理工业废水,对混合液悬浮固体质量浓度为9.3g/L,混合液挥发性悬浮固体质量浓度为8.6g/L,COD为300mg/L的好氧污泥125mL与50mL经预处理及厌氧处理的甲烷氯化物废水于烧杯中,定时取样,测定COD值.在低浓度条件下,利用劳伦斯麦卡蒂方程,用整体速率常数表征水中有机污染物的降解速率,通过计算反应级数、最大比降解速率和饱和常数来研究降解机理.结果表明:废水中三氯甲烷的降解需要诱导酶来完成,将好氧污泥中的微生物看作一个整体.甲烷氯化物好氧微生物降解动力学中,底物利用速率与底物浓度之间的关系式在整个浓度区间上都是连续的,反应级数为0.642 6,最大比降解速率为3.8,饱和常数为305.45.     

pH对发酵系统的产甲烷活性抑制及产氢强化

为抑制厌氧发酵系统的产甲烷活性,强化其发酵产氢性能,采用逐级降低pH的调控方法,探讨连续流搅拌槽式反应器(CSTR)从具有显著甲烷发酵特征的厌氧发酵系统向发酵产氢系统转变的运行特征．在进水COD 7 000 mg／L、水力停留时间(HRT) 8 h条件下,发酵体系在pH 由65～72降低到60～65时,虽然发酵气中的甲烷体积分数逐渐减少乃至消失,但氢气体积分数一直在3％以下;当pH下降到40～50时,系统中的产酸发酵作用得到了进一步强化,挥发性发酵产物总量平均为2 052 mg／L,呈现为典型的乙醇型发酵,发酵气产量平均为26 L／d,其氢气体积分数稳定在45％左右,活性污泥的比产氢率达167 L／(g·d)．