厌氧发酵产氢污泥的驯化技术

以糖蜜废水为发酵底物,以污水处理厂剩余污泥为反应器启动污泥,污泥采用曝气氧化预处理方法,从而达到厌氧发酵产氢目的并提高其发酵产氢能力.试验表明,经曝气氧化预处理后的污泥可作为厌氧发酵生物制氢的接种污泥,且具有较高的产氢能力,在实验条件下,反应器稳定运行时产气量为3 L,发酵产气中氢气浓度为75.77%,液相末端发酵产物主要为乙醇、乙酸.     

厌氧发酵产氢反应器研究进展3

随着生物制氢技术的迅速发展,各种新型厌氧反应器不断出现。为了更好更快实现生物产氢的产业化,许多学者及工程技术员对生物制氢反应器进行研究和设计。本文综述了产氢反应器的发展及生物制氢反应器连续流稳定运行的工程控制参数,比较了这些系统的启动特点及存在的问题,最后展望了生物产氢研究领域反应器发展及这些系统的应用前景。     

CSTR和ACR丁酸型发酵制氢系统的运行特性比较

为寻求更好的连续流发酵生物制氢反应器模式,以稀释糖蜜为底物,控制反应系统为丁酸型发酵,比较研究了搅拌槽式反应器（CSTR）和厌氧接触式反应器（ACR）的启动运行特性。结果表明,以经曝气培养的下水道污泥为接种物,在接种量4.8 g MLVSS·L^-1、进水COD 5000 mg·L^-1、HRT 12 h、温度（35±1）℃和pH 5.5～6.0等相同条件下,CSTR系统可以更快地达到稳定的丁酸型发酵状态,而ACR系统因其有效的生物持有能力而在产氢性能方面更具优势。在稳定运行状态下,ACR系统的底物酸化率、产氢速率和污泥的比产氢速率分别为44%、9 L·d^-1和0.15 L·(g MLVSS·d)^-1,分别是CSTR系统的1.62、2.05和1.15倍。     

不同预处理温度对厌氧颗粒污泥发酵产氢的影响

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以啤酒厂废水处理车间的厌氧颗粒污泥为对象,通过间歇发酵试验,探讨了经65、80、95、110、121℃处理后的污泥的产氢特性.葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH 7.0,葡萄糖浓度10000 mg·L-1、污泥接种量2 g MLVSS·L-1等...     

活性污泥的连续流发酵产氢实验研究

采用好氧活性污泥为种泥,以连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为发酵生物制氢反应装置,对发酵法生物制氢系统的启动和运行进行了实验研究。反应器有效容积为10L,接种污泥取自哈尔滨啤酒厂有机废水好氧生物处理系统的二沉池。反应器在污泥接种量为6.09 g·L~(-1),进水有机物浓度2000 mg COD·L~(-1),pH 5～7,HRT 8 h和(35±1)℃的条件下启动,运行27 d后达到稳定的乙醇型发酵状态,最高产气速率和产氢速率分别达到10.1 L·d~(-1)和5.8 L·d~(-1)。在进水有机物浓度提高到4000 mg COD·L~(-1),其他控制条件不变的情况下,系统可在3 d内重新达到新的平衡,最高产气速率和产氢速率分别达到20.7 L·d~(-1)和10.8 L·d~(-1),而氢气含量和发酵类型未发生改变。     

CSTR厌氧发酵产氢系统中载体强化的研究

利用糖蜜废水作为发酵底物,以有效容积为5.4 L的连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为反应装置,考察了载体强化(颗粒状活性碳)对生物制氢工艺的影响。研究表明,CSTR反应器采用经好氧曝气预处理的污泥作为接种污泥,温度控制在36°C,水力停留时间(HRT)6 h。有机负荷(OLR)在8～24 kg/m3d的范围之间变化时,可以发现产气量和产氢量随着OLR的提高而有所增加。发酵气体的主要成分是CO2和H2,其中H2的含量为38.4%～41%。反应器在OLR 24 kg/m3d时得到了最大产氢率3.56 L。另外,OLR和VSS/SS两者呈现明显的反比关系,线性关系可以表示为y=-0.6x+78(r2=0.4948)。颗粒状活性碳能使产氢系统中氢气的产量、pH值和液相发酵产物更加稳定,可作为发酵产氢的载体强化材料。     

EGSB反应器处理酒精废水启动方法

EGSB(Expanded Granular Sludge Bed,膨胀颗粒污泥床)厌氧反应器虽处理能力大、效率高、抗冲击能力强,但启动较困难,若操作不当,易发生酸化现象,致使启动失败。特别是采用絮状污泥接种情况下,EGSB启动时间较长。采用城市污水处理厂厌氧消化污泥(絮状)接种,在启动过程中,合理控制升温速度、选择恰当的启动负荷、严格控制出水pH值和挥发酸,避免反应器酸化,可有效缩短EGSB反应器启动时间并取得较好处理效果。     

EGSB处理废纸造纸废水的反应器快速启动试验研究

以中试规模EGSB反应器为研究对象,采用处理同类废水的厌氧污泥进行接种处理废纸造纸废水,研究了快速启动过程中水力停留时间(HRT)、上流速度、反应器容积负荷、p H、VFA及污泥特性等关键因素的变化。结果表明,EGSB反应器在三周即可达到4.85 m/h的上流速度和2.9 h的HRT,COD去除率稳定在70%~90%之间。反应器运行后期,颗粒污泥的产甲烷活性是接种初期的1.63倍,VSS/TSS比值达到88%。     

厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的应用

介绍了厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器的特点和工作原理,综述了EGSB反应器在低温低浓度废水、高浓度有机度水和含有毒物质的工业度水处理方面的研究,以及在厌氧脱氮和生物制氢新研究领域的研究情况,最后提出了EGSB反应器的研发方向.     

生物制氢反应器启动的工程参数及其控制对策

研究了连续流生物制氢反应器(CSTR)启动的工程参数及其控制对策,选择了有机负荷作为生物制氢反应器启动的控制因子.结果表明,在污泥接种量VSS为17.74g/L的前提下,将进水有机负荷控制在8～16kg/(L·d),可在约12天就可以实现生物制氢反应器的快速启动.启动结束时,制氢反应系统内相应pH值和ORP稳定在4.32～460 mV;反应器产气量约为3 L/d,氢气含量达到75.77%;检测液相末端发酵产物,乙醇含量占44.58%,乙醇和乙酸的质量分数达到77.63%,为典型的乙醇型发酵.     

生产性内循环（IC）厌氧反应器的启动过程试验

试验对3组生产性IC反应器的启动过程进行了研究。这3组生产性IC反应器在进水COD平均浓度约15700mg／L时,出水COD去除率均达到95％以上,都能够完成启动过程。采用颗粒污泥接种的IC反应器启动时间为136d;采用絮状污泥接种的IC反应器启动时间为187d。当絮状污泥分批次欠量投入IC反应器时,部分种泥因失去活性而使得IC未能达到设计负荷。     

不同接种污泥启动内循环厌氧反应器处理硬质板废水的试验研究

对接种不同污泥的内循环(IC)反应器处理硬质板废水的启动情况进行了比较、讨论。启动结果表明:接种絮状污泥的1#IC反应器和接种颗粒污泥的2#IC反应器分别经140、46d完成启动,容积负荷分别达到5.20、7.10kg[COD]/(m3·d),COD去除率分别达到90%、88%,出水VFA的质量浓度分别为150～250、130～180mg/L;反应器均运行良好。采用颗粒污泥接种的IC反应器启动时间短,VFA变化幅度小,抗冲击负荷能力强,不容易发生酸败现象,但所需费用要远大于絮状污泥接种的费用。     

接种厌氧絮状污泥的厌氧氨氧化反应器的快速启动

厌氧氨氧化技术因其节能、运行费用低、不需添加有机物等优点而备受关注,但反应器启动慢是该技术面临的瓶颈问题。为了加速厌氧氨氧化反应器的启动,该研究在两个不同阶段中先后在同一UASB反应器中接种絮状污泥和添加颗粒活性炭,以含NH4+-N和NO2--N的人工配水为进水,进行连续试验,并在试验过程中调整运行参数,最终添加活性炭的絮状污泥反应器在运行85 d后成功启动厌氧氨氧化过程,总氮去除率稳定在80%-90%。结果表明在使用活性炭吸附法固定化时,反应器启动迅速,活性炭可以成为厌氧氨氧化菌的理想载体。     

厌氧序批式反应器快速形成颗粒污泥技术研究

厌氧序批式反应器(ASBR)初次启动用厌氧消化污泥接种,比较了投加聚季铵盐(A柱)与空白对照(B柱)2个反应器的颗粒污泥形成过程。启动后以每隔2 d投加1次的投加方式向反应器中不断补充聚季铵盐,聚季铵盐投加质量与污泥质量之比取1.6 mg/g。结果表明,A柱颗粒污泥平均粒径达到0.72 mm仅需73 d,比B柱提前了25 d。A柱在启动56 d后COD负荷达到10 g/(L.d),形成的颗粒污泥平均粒径大于B柱(0.55 mm),产甲烷活性也较高。所以投加聚季铵盐能有效促进污泥颗粒化进程。     

厌氧氨氧化反应器的启动方法研究进展

厌氧氨氧化反应器的启动时间过长是制约厌氧氨氧化在工程实践中发展和应用的一个关键性因素,因此实现厌氧氨氧化反应器的快速启动对于该项技术的推广意义十分重大。分析比较了选取不同类型的反应器和接种不同类型的污泥对于厌氧氨氧化反应器启动时间及脱氮效果的影响,并对今后的研究方向提出了建议。     

聚季铵盐对厌氧生化反应器中微生物自身固定化的促进作用

厌氧生化反应器初次启动时培养足量的颗粒污泥需要花费数月甚至1年时间,投加高分子聚合物能够有效地促进厌氧微生物自身固定化的进程,聚合物性能、投加量以及投加方式对厌氧微生物的性能产生影响.通过生物化学甲烷势（BMP）测定原理研究了聚季铵盐的厌氧生物可降解程度;采用厌氧毒性测定(ATA)方法对比了不同浓度下的聚季铵盐对厌氧污泥比产甲烷活性(SMA)和沉降性能的影响.结果表明,适量的聚季铵盐对厌氧微生物自身固定化有促进作用,建议采用间隔9～10d的多次投加方式,厌氧生化反应器中聚季铵盐浓度介于10～20mg•L^-1为宜.     

厌氧反应器的酸化及其恢复研究进展

随着升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧折流板反应器(ABR)、内循环反应器(IC)等厌氧反应器在高浓度有机废水处理中的应用,其启动及运行过程中出现的酸化现象日益受到关注,酸化问题一定程度地抑制了厌氧反应器的推广.针对厌氧酸化问题的产生及危害,着重讨论了厌氧酸化后物理、化学和生物恢复方法,以期为高效厌氧反应器的稳定化运行...     

不同种泥对IC反应器处理大豆蛋白废水启动的影响

采用3套相同的生产性IC反应器,1号反应器以处理屠宰废水的颗粒污泥接种,2号、3号反应器以处理大豆蛋白废水的厌氧污泥和城市污水处理厂的消化污泥混合以后接种,研究了不同种泥对IC反应器处理大豆蛋白废水启动的影响。结果表明,采用颗粒污泥接种的IC反应器能很快适应不同类型的废水,在短时期内能承受较高的容积负荷,达到较高的COD去除率,并在较短时间内形成连续的内循环。而用絮状泥接种的IC反应器在启动过程中系统运行不稳定,易发生污泥流失。     

两种UASB-厌氧氨氧化反应器启动和运行特征对比

采用两套有效容积为3.2 L的UASB 反应器，以含NH⁺⁴-N 和NO^-2-N的模拟废水为进水，对ANAMMOX反应过程的启动及运行期间的特征进行对比研究。试验结果表明：1号反应器的NH⁺⁴-N和NO^-2-N的去除率分别达到99.7%和99.9%需要220 d；而2号反应器的NH⁺⁴-N和NO^-2-N的去除率分别达到99.8%和99.9%只需要150 d；1号反应器的出水在第220～300 d 的平均三氮比即去除的NH⁺⁴-N︰去除的NO^-2-N∶生成的NO^-3-N=1︰1.16︰0.15，2号反应器的出水在第150～300 d 的平均三氮比为1︰1.28︰0.15；两台反应器的pH值先后都存在特征性变化，在稳定阶段反应器内活性污泥都由接种时的黑褐色转化为黄棕色颗粒污泥，随试验时间的延长同样的负荷变化都对反应器的冲击越来越小；具有生物膜的2号反应器在提高ANAMMOX细菌的固定化、减少菌种的流失等方面具有较大优势。     

改进型外循环厌氧反应器处理蓝藻启动与颗粒污泥特征

采用自行改进设计的外循环厌氧反应器处理太湖蓝藻,研究其快速启动过程中运行效能以及颗粒污泥微生物特性。实验结果表明:反应器采用“投加接种污泥、阶梯提高负荷连续运行、间歇搅拌”的启动运行方式,可以在35 d左右实现蓝藻成功处理。启动成功时,反应器对蓝藻化学需氧量(COD)去除率在85%左右,产气率在380 ml·(g COD)^-1左右,藻毒素的去除率达到92%;颗粒污泥中菌群以球菌、丝状菌为主,颗粒污泥内丰富的空穴为物质迁移和微生物降解提供通道。反应器启动成功后颗粒污泥中主要优势产甲烷古菌为Methanosphaera,Methanolinea,Thermogymnomonas,Methanoregula,Methanomethylovorans,Methanosaeta等;颗粒污泥中蛋白酶及辅酶F₄₂₀的活性较强。研究发现间歇搅拌装置及回流系统克服蓝藻在反应器中上浮结壳的弊端,同时加快反应器内传质效果,从而有助于反应器的快速启动。