IC反应器处理低浓度有机废水的启动实验研究

对内循环厌氧反应器(IC反应器)在(33±O.5)℃下处理低浓度有机废水的启动特性进行了实验研究.结果表明:反应器经过59 d启动成功:当进水COD浓度为411.6 mg/L,HRT为0.8 h.相应的有机负荷COD为12.3 kg/(m3·d)时,其COD去除率能稳定在87%左右,日产气率15 m3/(m3·d)左右,出水VFA浓度HAc为41.2～43.6 mg/L;污泥床反应区COD去除量占总COD去除量的77%以上,远大于精细处理区;启动完成后,反应器底部形成了颗粒污泥,镜检发现颗粒污泥表面分布着丝状菌,内部则以杆菌和球菌为主.     

微量金属元素对厌氧污泥颗粒化的影响

以牛粪为原料的厌氧发酵过程中,向厌氧生物反应器中加入1.0 mg/(L·d)的Fe2 ,0.15mg/(L·d)的Co2 和0.4 mg/(L·d)的Ni2 ,研究微量金属元素对牛粪厌氧发酵液产气特性和厌氧污泥颗粒化的影响.实验结果表明:添加适量的微量金属元素,能够加快牛粪厌氧发酵液的产气速度,增加产气量.同时,添加微量金属元素Fe2 ,Co2 ,Ni2 ,能够改善产甲烷菌的生长速度和生物活性,促进厌氧污泥的颗粒化.     

OLR对UASB运行特性的影响及丙酸氧化菌群的演替

考察有机负荷率(OLR)的提高对升流式厌氧污泥床(UASB)反应器运行特性及丙酸氧化菌群的影响。结果表明,OLR由6 kg COD/(m3·d)逐步提高到54 kg COD/(m3·d)时,UASB的COD去除率可保持在92%以上,厌氧污泥的比产甲烷速率和比COD去除速率分别由130 L CH4/(kg VSS·d)和0.3 kg COD/(kg VSS·d)提高到827 L CH4/(kg VSS·d)和1.8 kg COD/(kg VSS·d)。随着OLR的逐步提高,系统中丙酸氧化菌群发生明显演替,其中,具有较低比生长速率(μ)和最大比降解速率(Umax)的Syntrophobacter wolinii和Pelotomaculum propionicicum被先后淘汰,而具有较高μ、Umax的P.schinkii逐渐成为系统的优势菌,具有较高μ、Umax的丙酸氧化菌的逐步富集可显著提高系统降解丙酸的能力,促进产甲烷菌群的增殖和代谢,使系统的整体处理效能得到显著提升。     

厌氧序批式反应器(ASBR)启动特性研究

以葡萄糖为进水基质，研究了厌氧序批式反应器（ASBR）的启动过程。实验表明：在中温条件下接种普通厌氧污泥，逐步增加反应器负荷，经过168d的运行，ASBR反应器的容积负荷由接种时的1．5kgCODCr／m^3／d提高到了设计值：5kgCODCr／m^3／d，产气率达到0．33m^3/kgCOD,COD的去除率达到97．5％，出水的VFA稳定在250mg／L左右，污泥的最大乙酸、丙酸和丁酸代谢活性有大幅增加，甲酸代谢活性有所降低。     

抗生素对猪场废水厌氧生物处理的影响

研究了阿莫西林对猪场废水厌氧生物处理的影响.试验结果表明,厌氧活性污泥降解模拟废水的最大甲烷产生速率为614mL/(L·d),饱和常数为3236mg COD/L;降解实际猪场废水的最大甲烷产生速率为367mL/(L·d),饱和常数为2760mgCOD/L.在无抗生素的情况下,水解发酵是厌氧消化的限速步骤,存在10mg/L扎阿莫西林时,厌氧活性污泥降解模拟废水的最大甲烷产生速率降低59.1%,饱和常数降低14.6%,阿莫西林对厌氧污泥最大比基质降解速率和饱和常数均产生显著影响.基质COD浓度超过5000mg/L,在阿莫西林抑制作用下,厌氧活性污泥降解蔗糖的最大产甲烷速率稍低于丁酸盐,而两者的最大产甲烷速率远远低于乙酸,水解发酵和产氢产乙酸可能是猪场废水厌氧消化的限速步骤.     

餐厨垃圾高温厌氧消化连续运行性能：有机物转化效率、发酵稳定性与代谢活性

在高温 (50±1)℃条件下处理实际工程的餐厨垃圾,采用全混式厌氧反应器（CSTR）进行了80 d的连续试验。试验以水力停留时间（HRT）20 d启动,HRT 15 d连续运行,研究了反应器启动和运行期间的发酵特性,解析了餐厨垃圾厌氧消化运行稳定性和代谢活性。试验结果表明,在HRT 15 d、有机负荷（OLR）为7.3 kg_COD/(m³∙d)的条件下,容积产甲烷率为2.2 L/(L∙d),挥发性固体（VS）的甲烷产率达到480 L/kg_VS左右,有机物转化率约为95%。批次试验表明,高温产甲烷菌代谢乙酸能力较强,在适宜pH下可承受10 000 mg/L的乙酸浓度。餐厨垃圾的高温降解速率快,10 d达到90%的产气,有承受更高负荷的可能。系统pH稳定在7.6 ~ 7.7,总氨氮和自由氨浓度低于抑制水平。研究结果表明,餐厨垃圾的高温厌氧消化可实现较高的产气潜力和有机物去除率,系统稳定性好且有机物转化效率高,具有应用于工程高温餐厨垃圾厌氧处理的潜力。     

低水力负荷下培养的好氧颗粒污泥释磷特性

为研究在低水力负荷下培养的好氧颗粒污泥的破胞释磷特性,以厌氧颗粒污泥为接种污泥,使用SBR反应器在水力负荷为0.4~1.02kg/(m~3·d)的条件下培养具有脱氮除磷能力的好氧颗粒污泥,设置静置、热解、酸解、碱解和搅拌五种条件,分析每种条件下其上清液中磷氮浓度的变化趋势并得出最佳释磷条件。结果表明,在静置条件下PO_4~(3-)-P净增长可达到5.02mg/L;热解条件下在60℃时PO_4~(3-)-P净增长可达到36.057mg/L;酸解条件下当pH=3时PO_4~(3-)-P净增长可达到12.097 mg/L;碱解条件下pH=10时PO_4~(3-)-P净增长可达到19.732mg/L;搅拌条件下在100r/min时PO_4~(3-)-P净增长可达到约23.641mg/L。对比分析五种不同条件可知,温度和碱解对低水力负荷下培养的好氧颗粒污泥破胞释磷的影响最大。研究成果为减少污泥量及磷的资源回收提供了理论依据。     

连续流生物制氢反应器中有机负荷对产氢的影响

采用连续流搅拌槽式反应系统(CSTR)作为反应装置,以红糖水为发酵底物,污水处理厂剩余污泥为反应的启动污泥,在进水p H值为7.0±0.1、氧化还原电位(ORP)为-420 m V、温度(35±1)℃、水力停留时间(HRT)为6 h等影响因子调控下,达到稳定产氢(主要为乙醇型发酵)。在其他参数不变的条件下,通过改变有机负荷,着重研究其对产氢能力的影响,同时调节p H值使微生物保持较高活性。结果表明,当有机负荷从12 kg/(m3·d)上升为32 kg/(m3·d)时,产气和产氢速率均有持续增大的趋势。当有机负荷为32 kg/(m3·d)时,达最大产气速率(18.6 L/d),产氢速率为6.4 L/d,较初始有机负荷12 kg/(m3·d)时分别提高89%和87%。在系统运行过程中,进水p H值降低至5.85时,厌氧发酵微生物活性受到抑制,产氢速率有所下降,ORP上升至-328 m V。此时,向反应器内投加一定量的Na OH调节p H值,使反应器保持较高产氢速率的乙醇型发酵类型。     

稻草与猪粪连续混合厌氧消化制备生物燃气研究

以挥发性固体(VS)比1∶1的稻草与猪粪为混合原料,采用40 L有机玻璃反应器进行连续厌氧消化,考察不同有机负荷率(OLR)(3~12 kg VS/(m3·d))及温度(55℃、35℃)对厌氧消化性能及稳定性的影响。结果表明:高温消化在整个OLR范围内,池容产气逐渐增大,最大达到4.98 m3/(m3·d),平均原料产气率为439 L/(kg VS);中温消化在OLR为12 kg VS/(m3·d)时出现严重的挥发性脂肪酸(VFAs)抑制,在稳定运行的OLR范围(3~8 kg VS/(m3·d))内,池容产气率逐渐增大,最大达到3.45 m3/(m3·d),平均原料产气率为413 L/(kg VS);用p H值判断厌氧消化系统的稳定性可能不够灵敏或具有滞后性,VFAs、碱度以及p H连续变化的监测对于诊断消化系统可能存在的不稳定因素较为有效;在高有机负荷条件下易出现污泥膨胀,中温消化系统更易形成。     

喀麦隆啤酒废水厌氧生物处理的研究

为了经济有效的控制喀麦降啤酒厂的有机废水污染,选用上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,进行了常温厌氧生物处理的试验,结果表明,当地平均气温22．6℃,足以维持反应器的正常工作,但应采取措施降低温度的昼夜波动,糖化废水,发醇废水和啤酒过滤废水混合处理的效果优于各自单独处理,处理混合废水时,适宜的进水COD浓度为11000mg/L左右,适宜的容积COD负荷为12.50g/(L.d),适宜的水力停留时间为1天,在此条件下,COD去除率可达89％以上,容积COD去除率11.76g/(L.d),容积沼气产率4.06L／（L.d),试验证实,采用常温USASB工艺是可行的。     

厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液在高负荷下的连续运行性能研究

为解决常规厌氧工艺在处理垃圾渗滤液的运行过程中存在微生物流失和出水水质较差等问题,考察了浸没式平板厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液的运行性能.以垃圾填埋场新鲜渗滤液为研究对象,在中温(37±1)℃条件下进行连续厌氧消化试验,容积负荷为9.5 kgCOD/(m3·d),反应器运行67 d.实验表明,在水力停留时间为10 d...     

畜禽粪便、污泥、农村垃圾中温联合厌氧消化技术研究

利用中温厌氧消化工艺,在CSTR反应器内对畜禽粪便、污水处理厂污泥及农村生活垃圾3种原料进行联合厌氧消化试验研究,重点探讨了3种原料的配比问题。结果表明,在温度为37℃,停留时间为20 d,粪便、污泥、垃圾TS之比为6∶3∶1,容积负荷为3.61 g/(L.d)的条件下,系统稳定性和处理效果都比较理想,单位VS的产气率为0.36～0.39 L/g,VS去除率为45.1%～49.4%。     

剩余污泥与酒精糟液高温共厌氧消化能量平衡及动力学研究

利用酒精糟液易降解及其具有的热能资源优势,在实验室条件下考察了剩余污泥与酒精糟液高温共厌氧消化运行情况。结果表明,当剩余污泥和酒精糟液以体积比3∶1混合、有机负荷率为1.73 g/(L·d)、污泥停留时间为12.5 d的条件下稳定运行时,污泥挥发性固体(VS)去除率为49.4%,日产气率为0.54 L/g,能量平衡值为39.73 k J/d,突破了剩余污泥厌氧消化能量平衡为负值的瓶颈,充分利用了酒精糟液的热能资源。采用ChenHashimoto一级动力学模型方程评价厌氧消化过程,剩余污泥高温厌氧消化和剩余污泥与酒精糟液混合高温共厌氧消化的动力学常数K和最大比生长速率μmax分别为0.640 0,0.084 9 d-1和1.914 1,0.261 9 d-1,表明剩余污泥与酒精糟液混合高温共厌氧消化体系明显优于剩余污泥高温厌氧消化体系。     

新型生物制氢反应器的运行及产氢特性

以厌氧活性污泥为产氢菌种,糖蜜废水为底物,研究了新型外循环颗粒污泥膨胀床(ECGSB)生物制氢反应器的运行及产氢特性.结果表明,ECGSB反应器可在较高的容积负荷(VLR)下实现高效稳定的产氢,稳定运行时,反应器内可观察到自絮凝产氢颗粒污泥的形成,污泥平均浓度高达24.1gVSS/d,系统最大产氢能力为7.43m3/m3·d,发酵气中氢气体积含量为50%～56%.系统形成自絮凝产氢颗粒污泥是ECGSB反应器高效运行和产氢的关键,自絮凝产氢颗粒污泥既增加了活性产氢细菌的生物持有量,又提高了系统抗冲击负荷的能力.连续流运行各项参数表明,ECGSB反应器具有良好的运行稳定性和产氢优势;提出乙醇型发酵快速启动的调控对策,在发酵法生物制氢领域具有广泛的应用前景.     

酸化/氧化调理对活性污泥胞外聚合物及脱水性能影响研究

活性污泥（WAS）经酸化/氧化处理后,胞外聚合物发生变化：在强酸环境下,总胞外聚合物以芳香族蛋白质为主,随着酸性的减弱,提取物中以类腐殖质物质为主;溶解型胞外聚合物在强酸条件下提取出来的主要有机物为类富里酸,随着酸性的减弱,类腐殖质物质占据主要地位;松散结合型胞外聚合物中检测到主要的有机物则为类富里酸及类蛋白质;紧密结合型胞外聚合物的提取物主要是与芳香族氨基酸结构有关的类蛋白质。经3.0 g/L高铁酸钾溶液氧化调理后,各层胞外聚合物提取液检测到的多糖和蛋白质含量较未处理条件下分别高出120倍和1倍以上。根据脱水性能测试结果,酸化处理与氧化处理后,污泥的脱水性能提高了9%。     

狼尾草高底物同步糖化乙醇发酵全残留物产甲烷特性研究

以汽爆狼尾草的高底物浓度乙醇发酵全残留物为底物,进行甲烷潜力测试(BMP)以及单相全混式连续搅拌反应器(CSTR)厌氧消化实验,以验证乙醇发酵全残留物的产甲烷特性及残留物中各组分在生产清洁能源甲烷时的底物贡献率。经过50 d的BMP实验,甲烷产量最终达到884 mL,相应的甲烷产率为390.6 mL/g VS,其中纤维素和半纤维素在第10天达到产气高峰,累计产气量占全残留物累计产气量的48.2%,小分子酸和酶与酵母在第2天达到产气高峰,其产气量分别占全残留物累计产气量的22.4%和26.4%。随后使用CSTR反应器进行单相厌氧消化,有机负荷从1.5 g VS/(L·d)逐渐提升至3.5 g VS/(L·d),最终获得457.1 L/kg VS的甲烷产率和47.3%的挥发性固体(VS)去除率。结果表明:狼尾草作为一种木质纤维素原料,在获得满足工业蒸馏需求的乙醇浓度后,其发酵全残留物仍可作为良好的底物通过厌氧消化制取甲烷,不仅减少工艺的环境排放负荷,而且可提高原料的利用率。     

高浓度乙二醇气田废水厌氧生化处理试验研究

天然气输送过程中,通常注入乙二醇,以抑制水合物产生。由于回收时分离不完全,部分乙二醇与产出水混合,形成高浓度乙二醇气田废水。对于这类废水的处理,现有方法实际应用效果均不理想,在文献调研和分析的基础上,提出采用厌氧生化法处理。试验采用自行设计的厌氧生化反应器,整个试验过程依次为厌氧微生物适应阶段、提高负荷阶段、稳定运行阶段。试验结果显示:厌氧活性污泥对乙二醇气田废水的适应期为3d,经过20d的连续提高负荷,使最终负荷达到约12kg COD/(m3·d),稳定运行阶段进水COD浓度为13000mg/L,HRT控制在24h,稳定运行后出水COD在1000mg/L以下;进水COD浓度高于10000mg/L时,提高其p H值到7.4~7.5,可以保证厌氧效果不受影响。这表明,厌氧生化法处理含高浓度乙二醇气田废水是可行的。     

基于UASB反应器的厨余厌氧发酵产氢研究

针对目前厨余连续流发酵产氢处理负荷不高、产氢率较低的难题,采用UASB反应器进行厨余发酵产氢研究。在温度为30℃,进水COD浓度为2 000~10 000 mg/L,水力停留时间为2~6 h条件下,产氢速率最大达到17.04 L/(L.d)。反应器内有颗粒污泥的形成,平均生物量达到6.17 g/L,为氢气的产生提供了有利保障。当出水pH为4.2~4.4,碱度为260~340 mg/L的条件下,乙醇和乙酸占挥发酸总量的89.2%,形成稳定的乙醇型发酵类型,反应器最高处理负荷COD达到60 kg/(m3.d)。试验结果表明,UASB反应器具有更高的产氢效能和更加稳定的产氢效果,能够为厨余发酵产氢提供有利的保障。     

UASB工艺常温处理木薯加工废水

为了控制喀麦隆木薯加工废水的污染并回收沼气 ,选用上流式厌氧污泥床反应器 (UASB) ,进行了常温厌氧处理木薯加工废水的试验。结果表明 :采用UASB工艺处理COD浓度为 14190mg/L的木薯加工废水 ,COD去除率可达90 %以上 ,容积COD负荷达 6.81g/L·d ,容积沼气产率 3 .2 0L/L·d。在实用中 ,进水COD浓度宜控制在 140 0 0mg/L左右 ;容积COD负荷宜控制在 7.0 0 g/L·d左右 ;水力停留时间宜控制在 2d。     

亚硝酸型硝化启动与优化

采用CSTR来实现匹配厌氧氨氧化的亚硝化工艺的启动,并研究了在高浓度的氨氮进水的条件下,水力停留时间、溶解氧水平、PH、无机碳源等诸因素对亚硝化工艺的影响.试验结果表明:匹配厌氧氨氧化的亚硝化工艺的启动较快,启动完成后抗负荷冲击能力强,DO保持在0.5～1.0 mg L-1,PH为7.0～7.9,能较好的实现匹配厌氧氨氧化的亚硝化.