剩余污泥厌氧水解酸化产VFA的研究

剩余污泥的处理不仅增加了污水处理成本,而且处理不当会造成二次污染。有效解决此问题的方法之一是将剩余污泥进行厌氧水解酸化产VFA,影响剩余污泥的水解酸化产VFA的因素有pH值、温度、搅拌、SRT、污泥浓度、反应器结构、运行方式、预处理方式等,其中预处理是关键。不同预处理方式对VFA的产量和种类影响比较大,是研究的重点和热点。     

慢速可生物降解有机物水解数学模型的研究进展

慢速可生物降解有机物(Xs)是城市污水和工业废水中有机物的主要组成部分,其水解速率是影响营养物去除的关键因素.阐述了Xs对(解的不同机理模型,介绍了不同的水解动力学模型的发展及应用,并对文献报道的动力学参数进行了总结和比较,最后提出Xs水解模型的研究趋势.     

外源添加剂强化剩余污泥厌氧发酵产酸的影响研究

挥发性脂肪酸（VFA）是污水生物处理中反硝化脱氮和厌氧释磷过程必需的碳源,还能作为底物生产高附加值的产品,而利用剩余污泥进行厌氧发酵是产VFA的重要途径之一。为了提高污泥产酸效率,利用外源添加剂促进和强化污泥厌氧发酵产酸的研究逐渐引起重视。文章总结了抗生素、表面活性剂、植物化学物质和盐类四类外源添加剂对污泥厌氧发酵产酸过程的影响,分别从外源添加剂对污泥的增溶、水解、产酸和产甲烷四个过程进行了分析,同时阐述了外源添加剂在污泥中的降解、残留状况,最后提出对两种或两种以上的外源添加剂联用促进产酸和寻找能促进污泥产酸的共发酵基质也是今后的研究重点。     

水解罐与静态水解对生活垃圾水解效果比较

生活垃圾实行厌氧处理可以有效规避填埋和焚烧等传统处理方式所带来的二次环境污染,实现资源化和减量化。水解步骤通常被认为是整个厌氧发酵的限速步骤,决定着厌氧发酵的速率和效率。影响水解效率的因素很多,包括含水率、温度、投加量等等。在高负荷条件下基质和接种物混合均匀性也是影响水解效果的最重要的因素,本研究在传统水解工艺基础上,自行设计水解罐,以水解物料减量率和干物质降解率为考察目标,在温度、水解菌剂投加量一定的条件下,研究外加水量、搅拌对水解效率的影响。研究发现在温度30℃、菌剂投加量150 g、加水量30 L、搅拌条件下物料减量率和干物质降解率分别为34.03%和58.70%,比静置水解高出27.1%、31.57%。     

不同有机质污泥热水解直接脱水及厌氧消化潜力中试研究

在150～180℃条件下,利用中试实验设备,对不同来源浓缩污泥(TS约为20%)进行热水解中试实验,采用离心和板框脱水等两种方式对热水解后的污泥进行直接脱水,研究热水解温度,停留时间,污泥有机质含量等条件对污泥脱水性能的影响。选取170℃下保温60 min为最佳工况,高、中、低有机质组的污泥热水解后直接板框脱水,泥饼含固率可达到37.2%,39.8%和41.3%,同时通过对水解后的污泥,以及固液分离后的脱水液,泥饼分别进行厌氧产气实验(BMP),测定其不同热水解工况下混合相,液相,固相的产气性能,当实验开始3天后,液相甲烷产量即达到混合相最终甲烷产量的68%,72%,69%,证明了在中试条件上,热水解过程中,大部分可甲烷化有机物已转移至液相,且液相厌氧消化速度远大于固相,证明了污泥"热水解—脱水—脱水液厌氧消化"工艺路线的可行性。     

中国石油吉林石化分公司研究院水解酸化技术成功实现产业化

由吉林石化公司研究院开发的水解酸化技术成果 ,日前在吉化污水厂成功的实现了产业化 ,仅运行 6个月就为该厂节创效益 41万元。吉化是我国大型化工企业 ,产品种类繁多 ,排放的废水成分复杂 ,废水的生物降解性差 ,严重制约了吉化污水处理厂效能的发挥。为此 ,吉林石化研究院与污水厂共同协作开发了吉化混合化工废水厌氧预处理新技术 ,通过厌氧段的水解———酸化作用 ,对废水中的复杂有机物进行“粗加工” ,使废水中的部分不可生化的复杂有机物转化为可生化的简单有机物 ,从而使后续好氧生物处理顺利地进行。水解———酸化工艺实现产业化后 …     

果蔬垃圾及餐厨浆液水解酸化处理试验研究

针对果蔬垃圾、餐厨浆液水解酸化反应进行研究,考察了人工接种厌氧沼液水解酸化阶段中,水果垃圾、蔬菜垃圾、果蔬混合垃圾以及餐厨浆液在不同工况下pH值、 NH_3-N、 TN、 COD、 BOD_5和VFA等指标的变化,探究水解酸化液作为水处理反硝化外加碳源的可行性。结果表明:缺氧状态下,pH值、温度、机械搅拌转速分别控制在6.8~7.2、 37.0℃、 150 r/min,不同反应体系稳定水解酸化均在第4天达到峰值,VFA占COD比例为18.7%~23.9%, m(BOD5)/m(COD)为0.27~0.39, m(BOD5)/m(TN)为4.0~13.1,各原料均具有较好的可生化性,水果垃圾和餐厨浆液的水解酸化产物可作为优质的污水反硝化碳源。     

不同类型畜禽粪污热水解预处理对其厌氧消化效果的影响

本研究探究了热水解预处理对不同类型畜禽粪污(猪粪、牛粪、鸡粪和鸭粪)物质溶出效果，并进一步分析了其对后续中温厌氧消化效果的影响。研究结果表明，热水解预处理可以显著提高畜禽粪污中蛋白质、碳水化合物等溶解性有机物浓度，其中鸡粪中溶解性有机物浓度提升幅度最高(22.5%)。而经热水解预处理后，除猪粪氨氮的浓度未有显著变化外，其他畜禽粪污中的氨氮浓度有所降低；猪粪、牛粪和鸡粪的磷酸盐浓度出现不同程度的增加，而鸭粪的磷酸盐浓度却下降了9.5%。经热水解预处理猪粪和牛粪的厌氧消化累积产甲烷量分别提高了2.3%和20%。而无论是否经过热水解预处理，鸡粪由于迅速酸化而导致产甲烷受到强烈抑制。鸭粪在厌氧消化后期也发生了酸化现象，导致最终累积产甲烷量反而低于未热水解预处理鸭粪。本文研究结果将为畜禽粪污热水解预处理+厌氧消化技术条件的优化提供理论依据和数据支持。     

水解-酸化工艺应用于混合化工废水预处理开发成功

由中油吉林石化公司研究院开发的水解 -酸化工艺应用于混合化工废水处理研究成果于 2 0 0 0年 1 2月 1 6日通过吉化公司组织的技术鉴定。污水厌氧生物处理技术已有百年 ,发展至今已形成三个重要的分支 :厌氧消化、生物脱氮和厌氧水解酸化。厌氧水解酸化实际上是不完全的厌氧消化 ,其目的仅在于对废水中的复杂有机物进行“粗加工”,以使后续好氧生物处理能顺利地进行。厌氧水解 (酸化 ) -好氧处理工艺 ,是八十年代后出现的新工艺 ,它将厌氧与好氧技术有机地结合起来 ,使废水的生物处理技术进入了一个崭新阶段。在厌氧段 ,通过丢弃对环境要求…     

碳中和背景下碳源捕获的污泥厌氧发酵性能

在“碳中和”的可持续发展理念及自养生物脱氮工艺需低碳高氮的理想进水水质要求下，城市生活污水高效碳源捕获技术得到了快速发展，文章针对该技术捕获的碳源污泥展开厌氧发酵性能研究。结果表明，捕获碳源污泥在厌氧发酵中溶解性有机物SCOD_Cr降解率高达约77.70%、挥发性悬浮固体(VSS)降解率为15.26%、发酵过程中总磷(TP)质量浓度为(1.35±0.18) mg/L。此外，捕获碳源污泥发酵平均累积产气量可达到31.43 mL/(g VSS)、709.54 mL/(g SCOD_Cr),同时通过三维荧光光谱发现厌氧污泥能直接利用捕获碳源污泥中的碳源进行发酵。相比对照组的厌氧污泥，捕获碳源污泥具有快速发酵、高效产气和污泥减量稳定化的优势，为自养生物脱氮工艺中产生的捕获碳源污泥的处理处置及资源化利用提供了一种新思路。     

污泥厌氧发酵产酸机理及应用研究进展

为了实现污水中污泥减量化和资源化，对其进行厌氧消化是目前国际上应用最广泛的处理方法。酸化阶段的重要产物——挥发性脂肪酸（VFAs）不仅可以作为污水脱氮除磷的碳源，还是合成生物质塑料聚羟基脂肪酸酯（PHAs）的理想底物。简单介绍了污泥厌氧发酵产酸的代谢机理和微生物机理，对近年来污泥厌氧发酵产酸的研究成果进行了梳理，重点论述了底物种类、预处理技术、pH值、发酵温度等因素对污泥厌氧发酵产酸的影响及研究进展，总结并对比了不同底物类型、发酵温度、酸性和碱性条件下都可影响发酵产酸的产量及酸种类分布，而污泥预处理技术则倾向于提高酸的产量，对酸种类分布影响不大。介绍了污泥厌氧发酵产酸在合成PHAs、生物能源和污水的脱氮除磷等方面的应用情况。最后，针对污泥厌氧发酵产酸会因底物有机成分不同，导致酸化效率有所差异，同时控制底物种类、pH值和温度等因素不仅影响产酸量，还会影响产酸类型和产物种类。提出了今后的研究方向主要是深入分析不同底物的酸化效率差异原因、污泥定向发酵产酸，实现总VFAs中各种酸比例调控。     

剩余污泥与秸秆发酵产酸研究进展

随着我国经济的迅猛发展,人们生活水平的提高,所产生的废物量日益增多。目前利用污泥和秸秆作为碳源发酵产酸是一种变废为宝的处理方式。研究表明,发酵前对污泥与秸秆进行适当的处理,可以使有机质的溶出量增大,从而增加VFA的产量。而从发酵产酸的机理入手,研究其产酸的过程,有利于人为调控发酵参数使得VFA的产出量增加。     

污泥预处理-厌氧消化体系的能源经济性评价

在污泥的厌氧消化中，降低过程能耗与提高甲烷产量是实现污水处理系统“碳中和”的主要思路之一。热、化学、机械预处理是打破厌氧消化限速水解的有效手段，主要着眼于甲烷增产以形成更多的“碳补偿”。但从热力学角度，预处理是通过消耗电能、热能、化学能使有机物大量溶解，从而获得更多生物质能的过程，其本身作为一种能量输入形式增加了厌氧消化的能耗。以往的研究通常以污泥液相中有机物溶出、固相中有机物去除以及甲烷产量作为厌氧消化性能的评价指标，难以客观评估各类厌氧消化预处理的实际效益。本文从能源转换的角度出发，综述了各类污泥预处理方法的作用机理及对厌氧消化的抑制因子等方面的研究进展，对比了典型的热预处理、碱预处理、超声预处理及其联合处理分别在甲烷产量、净能量和净利润等指标上的研究结果，并在污泥厌氧消化效率评价基础上分析了上述预处理方法在能源和经济层面的可行性，为预处理方法和预处理条件的选择提供多维度依据。     

碱性条件促进纺织印染污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸

系统研究了酸性（pH值5、pH值6）、中性（pH值7）和碱性（pH值8～10）条件下,纺织印染污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFA）的发酵类型,比较了总酸及主要酸的最高发酵浓度及分布、总酸及乙酸的产率和生产速率,并揭示了碱性条件有利于有机酸发酵的机制。研究结果表明,不同pH值条件下,乙酸型均为主要发酵类型,但较低的pH值利于丁酸累积。总酸及乙酸的浓度随着pH值的升高而增加,且碱性条件能够促进纺织印染污泥发酵产酸,原因为高pH值能促进有机物的降解并提高转化效率,同时较高的pH值抑制了有机酸的降解。pH值为10是厌氧发酵产酸并累积乙酸的最佳pH值。该条件下,乙酸和总酸的质量浓度达最高,为8.21 g/L和14.08 g/L;乙酸和总酸产率也达最高,为34.97%和75.72%;同时乙酸和总酸的生产速率达最高值,为2.41 g/(L·d)和3.48 g/(L·d)。pH值为6比较适合丁酸发酵,丁酸的最高浓度为1.89 g/L。     

Food wastes and sewage sludge as feedstock for an urban biorefinery producing biofuels and added-value bioproducts

The updated Bioeconomy Strategy document “A sustainable bioeconomy for Europe: strengthening the connection between economy, society and the environment”, which was issued by the European Commission in October 2018, encourages the exploitation of organic wastes according to a pyramidal hierarchy in which the extraction of valuable biomolecules, which will be used as they are or as precursors of high-added-value compounds, is a priority in biofuel production. This review considers a biorefinery platform in which food waste and sewage sludge are adopted to produce volatile fatty acids (VFAs) through a dark fermentation process. VFA fermentation is optimized by slightly acid pH (6–7), short hydraulic retention time (1–7 days) and high organic load rate (more than 10 gTS L⁻¹ d⁻¹). Attention has been focused on VFA exploitation for polyhydroxyalkanoate (PHA) production via a ‘feast and famine’ strategy performed in sequencing batch reactors. The obtained PHA yields are around 0.4–0.5 gPHA gCOD⁻¹. Moreover, VFAs allow for the production of biofuels, such as hydrogen and methane, through single- or double-staged anaerobic digestion. Innovative bioelectrochemical upgrade strategies for biogas helps producers to obtain biomethane for the automotive sector. Moreover, biogas has recently been tested for the production of polyhydroxybutyrate, a biodegradable and biocompatible thermoplastic made by microorganisms from C1 carbon sources (CO₂ and CH₄). Digestates from anaerobic bioreactors are still rich in nitrogen and phosphorus compounds. These latter compounds have been identified as critical raw materials due to their low availability in the European Union and to increasing demand from the growing global population. Thus, nutrient recovery from digestate allows users to close the loop of the ‘circular economy’ approach. © 2019 Society of Chemical Industry     

Kinetics of enzymatic hydrolysis of polysaccharide-rich particulates

Both pH and volatile fatty acid (VFA) inhibit the hydrolysis of particulate organic waste. It is not clear yet whether VFA or pH is the dominant factor in hydrolysis inhibition. The effects of pH and acetate on the enzymatic hydrolysis of potato samples containing mainly carbohydrate were studied at fixed pH values (5–9) and with/without 20 g L⁻¹ acetate. The leaching liquors were refreshed at prescribed intervals. Experimental results showed that both pH and acetate influenced the hydrolysis of carbohydrate, but that pH was more influential than acetate.     

酸碱预处理对芦蒿秸秆厌氧发酵的影响

通过对芦蒿秸秆进行酸、碱预处理和厌氧发酵制沼气实验,比较不同的预处理方法对芦蒿秸秆产气性能的影响。结果表明,与对照组相比,碱处理能较好地改善秸秆的产气性能,其中2%NaOH处理效果最好,发酵初期VFA含量高达4882.34 mg·L^-1,比对照组提高了705.21%,单位TS固体产气量为288.42 ml·g^-1,较对照组提高了17.08%,甲烷含量最高可达61.14%。     

污水厂污泥厌氧消化产短链脂肪酸研究进展

污泥厌氧消化产短链脂肪酸是实现污泥资源化的重要途径,短链脂肪酸不仅是产甲烷的底物、污水脱氮除磷的碳源,而且可以作为原料产生一系列高附加值的产品。本文介绍了污泥厌氧消化产有机酸的机理,重点阐述了污泥性质、温度、pH值、碳氮比（C/N）、水力停留时间（HRT）和固体停留时间（SRT）等影响污泥厌氧消化产酸的主要因素及研究进展,指出这些因素通过改变底物性质、微生物活性及二者接触反应时间等对产酸过程产生影响,其中温度和pH值是研究热点,目前大多数研究者认为高温和碱性条件更有利于污泥产酸。此外,还论证了这些影响因素对于实现污泥产酸最大化的重要意义,提出各因素之间的相互关系以及通过调控温度、pH值、碳氮比等发酵影响因素来控制产酸类型是今后值得研究的方向。     

Intensifying chitin hydrolysis by adjunct treatments – an overview

Chitin is, after cellulose, the most abundant organic natural polysaccharide on Earth, being synthesized as a dominant component in the exoskeletons of crustaceans, among other sources. In the processing of seafood for human consumption, between 40 and 50% of the total raw material mass is wasted, causing a significant problem for the environment owing to its slow degradation. Efforts to find uses for chitin derivatives, particularly their oligomers, have intensified since these chemicals are highly functional and offer a wide range of applications, especially as antimicrobial agent. As a consequence, some adjunct treatments, either chemical or physical in nature, have been employed to assist acid and enzymatic hydrolysis. This work provides a detailed review of the methods employed to intensify the formation of chitin oligomers, particularly focusing on the adjunct treatments used (microwave, ultrasonication, steam explosion and gamma irradiation), and an evaluation of the yield and characteristics of the oligomers formed. Adjunct treatments are more suitable for enzymatic hydrolysis since these treatments modify the chitin structure, and enhance the hydrolysis rate and yield of the oligomers, under milder reaction conditions. For future research, it would be worth trying pre‐treatments like the application of high‐pressure to chitin in order to lower its crystallinity. © 2017 Society of Chemical Industry     

有机废弃物厌氧共发酵制氢研究进展

化石燃料的消耗和有机废弃物的大量排放带来了严重的环境问题,而利用有机废弃物进行厌氧发酵制氢是可持续且环境友好的。为了克服单一底物厌氧发酵制氢存在的因营养元素不均衡、毒性抑制和微生物种类较少等导致氢气产率较低的局限性,不同类型的底物厌氧共发酵制氢技术得以开发,然而现阶段仍然存在过程机理不清楚和关键工艺参数不明确等问题。本文综述了有机废弃物厌氧共发酵制氢的必要性、优点及主要影响因素,归纳了不同有机废弃物混合比、有机负荷、发酵温度、水力停留时间、初始pH以及固液比、搅拌方式和反应器类型等关键工艺参数特征及其范围,分析比较了不同有机废弃物厌氧共发酵体系的氢气浓度及产率、发酵液pH、氨氮和挥发性脂肪酸及其组成等工艺特性,总结了产氢功能菌群及其产氢特性及不稳定系统特征微生物。随后指出了目前研究存在的一些不足,并对其在底物利用范围及其预处理、过程机理、技术完善及其综合评估等方面的研究与应用前景进行了展望,为有机废弃物厌氧共发酵制氢技术的研发与应用提供依据。