苹果渣与剩余污泥混合消化产氢性能研究

以苹果渣和剩余污泥为消化底物,在温度为37℃,初始pH值为8.0的条件下进行批式厌氧消化产氢试验,比较单独消化和混合消化的产气性能.结果表明,苹果渣组和剩余污泥组单独厌氧消化时,H_2产量分别是11.5 mL/gVS和8.6 mL/gVS,混合厌氧消化时,混合组的H_2产量达到16.9 mL/gVS,比计算值提高了68.16%。剩余污泥组的pH值最高,苹果渣组中SCOD浓度最高,混合组的pH值和SCOD浓度均介于两个单独消化组之间,这是由于混合组能均衡两种有机底物的营养成分,提高系统的缓冲能力。这说明混合消化不单单是两种有机物的简单叠加,两者之间相互促进,存在一定的协同作用,混合消化能够提高产氢效率。另外在整个反应过程中,苹果渣组脱氢酶的活性很低,混合组高于苹果渣组,混合组脱氢酶活性最大为384 TFμg/(mL·h),且基本维持在340 TFμg/(mL·h)左右。     

脂肪酶强化水解餐厨油脂促进厌氧消化

采用批次实验研究了脂肪酶预处理对餐厨油脂水解及其对厌氧消化性能的影响。首先考察了酶用量、水油比、pH和温度等因素对餐厨油脂水解的影响,进而通过响应面分析确定了其最佳预处理条件;最后基于预处理条件下的餐厨废水(含油脂)的厌氧消化实验,分析了预处理对餐厨废水厌氧消化的重要影响。结果表明:餐厨油脂的最佳预处理条件为:酶用量质量分数1.15%、水油质量比0.9、pH 8.0、温度42.5℃,水解率预测值为86.6%,重复实验水解率为(88.1±2.2)%,与预测值较为接近,表明该响应面模型能够很好地预测上述4个反应条件对水解的影响。对实际餐厨废水进行脂肪酶预处理和厌氧消化研究发现,加酶组的累积甲烷产量为572.12mL/g·COD,较餐厨废水组(368.86 mL/g·COD)和含油废水组(499.47 mL/g·COD)分别提高了55.10%和14.56%,表明餐厨废水中的脂肪具有较大的产甲烷潜力,脂肪酶预处理能显著提高油脂的产甲烷效率。对不同预处理条件下厌氧反应过程的pH、挥发性脂肪酸(VFAs)及脱氢酶活性进行了对比分析,发现酶促预处理对系统pH的影响较小;其对VFAs及脱氢酶活性的影响主要体现在厌氧消化前期,表现为对VFA及脱氢酶活性的显著提高,说明预水解能够保证产甲烷过程的底物供给并提高产甲烷效率。     

餐厨垃圾的加入量对市政污泥厌氧消化的影响

研究了不同餐厨垃圾的加入量对市政污泥厌氧消化的影响,探求市政污泥厌氧消化的最佳工艺。在固含量为18％,接种量为20％的条件下,比较6种不同餐厨垃圾的加入量对市政污泥厌氧消化过程pH值、固含量（Ts）、挥发性有机物含量（VS）、日产气量、累积产气量的影响。结果表明,市政污泥与餐厨垃圾混合比例为40：60时,产气效果最佳,整个过程累积产气量为13289ml,物料固含量去除率为32．89％,挥发性有机物降解率为58．05％;市政污泥与餐厨垃圾混合消化比市政污泥单独消化相比。产气量和降解率都提高了,并且具有更好的系统稳定性。     

纳米零价铁强化糖蜜乙醇废水厌氧处理效果

研究了外源添加纳米零价铁(NZVI)对糖蜜乙醇废水厌氧处理的作用以及NZVI对厌氧微生物活性和厌氧消化效果的影响。向厌氧消化体系中分别添加0、0.025、0.05、0.10、0.25、0.50、2.50 g NZVI进行批次实验。结果表明,随着NZVI添加量的增加,糖蜜乙醇废水的厌氧处理效率先升高后降低。添加0.50 g NZVI实验组的COD降解率、产气率和气体中甲烷含量最高,分别为71.1%、310.9 mL/g COD和58%,比空白组提高14.7%、35.6 mL/g COD和18.8%;反应结束时该组COD和硫化物质量浓度最低,分别为2 400 mg/L和33.3 mg/L。NZVI添加量为2.5 g实验组SO42-去除效率和污泥胞外聚合物(EPS)含量最高,硫酸根最终质量浓度为288.2 mg/L,去除率为72.8%,是空白组的1.93倍;EPS中蛋白质和多糖质量分数分别为46.00 mg/gVSS和5.05 mg/gVSS,分别是空白实验组的4.43和1.66倍。脱氢酶活性在添加0.50 g NZVI的实验组中最高,为340.3 TFμg/(mL·h),比空白组提高192.5 TFμg/(mL·h)。     

基于动力学和PSO-SVM的废水厌氧处理产气量的混合软测量模型

在实验室搭建了一套基于IC厌氧反应器的废水厌氧处理系统,自制有机废水(以葡萄糖、尿素、磷酸二氢钾按COD∶N∶P=200∶5∶1的比例配制,同时加入微量元素)进行实验,该系统运行2个月,采集159组运行数据作为元数据集,以进水有机负荷、反应器温度、反应器p H值、氧化还原电位、体系积累的乙酸和进水碱度为输入量,以产气量为输出量,建立PSO(粒子群算法)-SVM(支持向量机)传统模型。为提升模型预测精度,在传统模型基础上,将反应器温度、反应器p H值、体系积累的乙酸进行动力学模型量化后建立混合模型。仿真结果表明,PSO-SVM模型对预测废水厌氧处理体系产气量表现较好,测试集的预测数据与实际数据的相关系数为86.71%,引入动力学模型后的混合模型在产气量预测中的精度提升较大,线性相关性R由86.71%提升至95.73%,可为监控、优化和理解厌氧消化过程提供指导。     

柠檬酸废水厌氧发酵产沼气的研究

利用厌氧培养系统,在37℃和120 r/min分批培养过程中周期性取样,考察柠檬酸废水厌氧发酵产沼气的可行性与优越性.研究发现废水中的柠檬酸促进了挥发性乙酸盐底物向沼气的转化,YP/V为378 mg/g,比对照提高18.4%;同时,提高了菌群厌氧发酵产沼气的效率,其YP/T230 mL/g,比对照提高30.7%.此外,还促进了菌群对挥发性乙酸盐底物的利用能力,其qV为7.52mg/g·h,比对照提高10.6%,而且菌群合成沼气的能力为2.93 mL/g·h,比对照提高了和35.7%.试验结果证实了柠檬酸废水对产气的促进是通过提高菌群的甲烷合成能力来提高产气效率,而非仅通过促进菌群生长的群体优势,并说明柠檬酸废水厌氧发酵产沼气具有较高的效率和较好的应用前景.     

IC反应器处理制浆废水的新探索

将硫酸盐法(KP)苇浆稀黑液与碱性过氧化氢机械浆(APMP)制浆废水按一定比例混合,用IC反应器进行厌氧处理。结果表明:APMP废水和KP法苇浆稀黑液按一定比例混合后进行厌氧处理是可行的,在36℃±1℃的条件下,容积负荷为12～15kgCOD/m~3·d时,COD_(Cr)的去除率为65%左右,BOD_5的去除率在85%左右,产气率为0.40～0.42m~3/kgCOD_(Cr)。     

微贮干玉米秸秆和废弃物单相厌氧共消化产沼气能力分析

以干玉米秸秆和剩余污泥/猪粪作为发酵原料对预处理方式和厌氧消化工艺进行研究,旨在为现代沼气工程稳定运行提供一定的科学依据。以芽孢杆菌和乳酸菌等微生物进行复配对干玉米秸秆进行微贮预处理,研究秸秆微贮前后的组成变化及微生物多样性,在此基础上考察两相和单相厌氧消化对原料发酵沼气产量的影响,最后采用微贮秸秆和剩余污泥/猪粪进行厌氧共消化以进一步提高沼气产率。结果表明,微贮秸秆pH值降低,有机酸浓度提高,纤维素得到有效保护未被降解;微贮原料中乳酸菌为优势菌群;微贮秸秆两相和单相厌氧消化累积沼气产量分别达到292.06和411.46 mL/g TS;微贮秸秆和剩余污泥/猪粪按照比例混合进行单相厌氧共消化,累积沼气产量分别达到500.97和599.39 mL/g TS,为提高干玉米秸秆和剩余污泥/猪粪混合发酵产气量和发酵效率提供参考。     

城市食品废弃物高固体含量厌氧消化过程

在干式厌氧消化过程中,pH呈现先降后升趋势,ORP值初期迅速下降,中后期维持在-300mV左右,为产甲烷菌的生长提供了良好环境;消化早期营养丰富,微生物生长旺盛,纤维素酶活力与果胶酶活力较高,后期活力下降,主要以产甲烷菌群生长为主;氨氮与蛋白质在消化过程中变化趋势相反,后期含量相对较高;TS、VS变化呈下降趋势,去除率分别为54.96%,17.63%;CODcr从消化过程初始52332.66mg/L下降至28033.73mg/L,去除率为46.43%,累积产气量为24339mL;产气潜力为268.05mL/gTS,338.36mL/gVS。     

餐厨垃圾与剩余污泥混合消化产甲烷性能及动力学分析研究

将餐厨垃圾与剩余污泥作为底物,设置VS质量比分别为1∶0,0∶1和1∶1 3组对照组,通过产甲烷性能和动力学的分析来研究单独厌氧消化与混合消化。结果表明在整个运行期间,除了可以提高产甲烷的效率,混合消化组还能缩短餐厨垃圾单独厌氧消化的产甲烷时间,其甲烷产量为233.394 m L/g VS,比餐厨垃圾与剩余污泥单独厌氧消化计算值198.939 m L/g VS提高17.4%,利用一级动力学模拟3组产甲烷量,相关性系数R2均大于0.989。餐厨垃圾组、剩余污泥组和混合消化组的G∞分别为276.5、113.955 m L/g VS和248.81 m L/g VS,与实际测量值285.24、112.238 m L/g VS和233.94 m L/g VS相近。同时对反应过程中的p H、VFAs、SCOD以及脱氢酶进行了对比分析,相比于餐厨垃圾的单独厌氧消化,添加一定的剩余污泥可以平衡营养物质,降低反应体系的酸化,使混合后的底物具有较大的缓冲能力,提高系统稳定性;而对剩余污泥单独厌氧消化而言,添加一定的餐厨垃圾可以增加有机物含量,提高了产甲烷处理效果。混合消化组的脱氢酶酶活在整个反应过程都大于餐厨垃圾单独消化,最大值为657.2 TFμg/(m L·h)。