温度对污泥厌氧发酵产酸过程的影响

污泥厌氧发酵不仅可以产生短链脂肪酸补充污水脱氮除磷【l】工艺中碳源的不足,还可以实现污泥的减量化和资源化。该文综述了温度对污泥厌氧发酵产酸影响的研究进展,着重讨论了温度对污泥厌氧发酵过程中水解、短链脂肪酸（scFAs）累积、甲烷的产生和污泥减量化等方面的影响,并对今后的研究方向进行了展望。     

剩余污泥厌氧发酵产中链脂肪酸的研究进展

随着城市人口增多,污水处理厂处理污水的量增加,剩余污泥产量因此也大幅增加。目前污泥厌氧处理回收甲烷、氢气和短链脂肪酸(SCFAs)是实现资源化的主要途径。但上述产物具有潜在温室效应,分离提纯难等限制性特点。近期,长链脂肪酸(MCFAs)作为一种新型的厌氧发酵产物具有易分离提取、高热量值和广阔的应用前景等优势而受到广泛关注。本文首先介绍了污泥厌氧处理的常规产物类型及特点,MCFAs的性质与优势;其次总结了剩余污泥产MCFAs的主要路径与方法;随后综述了强化剩余污泥产MCFAs技术的重要研究进展,重点阐述了这些技术通过改变发酵底物性质、功能微生物及发酵反应环境等因素影响MCFAs的生产。最后,对未来剩余污泥产MCFAs的研究重点进行了展望。     

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。     

污泥厌氧发酵产酸技术研究进展

阐述了污泥厌氧发酵产酸的机理;归纳了污泥厌氧发酵产酸的影响因素：C/N、温度、pH、污泥停留时间、污染物等,并指明控制污泥厌氧发酵体系C/N比为20～30,温度为25～40℃,pH为10,污泥停留时间为5～10 d以及合适的污染物浓度有利于SCFAs积累;综述了共发酵和联合预处理这两种污泥厌氧发酵产酸技术的最新研究进展,两种产酸技术均可显著提高SCFAs产量;最后提出了当前研究存在的不足,并对未来的研究方向做出了展望,旨在为污泥处理与处置、厌氧消化实现资源最大化提供参考。     

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。     

老化轮胎微塑料对剩余污泥厌氧发酵产酸的影响

轮胎微塑料(TMPs)是污水中微塑料的主要来源之一,经污水处理流程后富集于剩余污泥内部,其理化性质及迁移转化影响污泥处理处置。文中采用强酸模拟环境老化的方法,探究老化TMPs对污泥厌氧发酵产酸的影响。结果表明,老化TMPs对污泥厌氧发酵产酸和水解过程都存在明显抑制,TMPs浓度越高,抑制程度越强,高浓度[0.2 g/(g VSS)]老化组挥发酸产量、SCOD_Cr、蛋白质和多糖较对照组分别减少了21.5%、40.0%、21.5%和18.6%。老化TMPs能抑制蛋白酶、α-葡萄糖苷酶和乙酸激酶等酶活性,导致功能微生物产生氧化应激反应或死亡。老化后TMPs颗粒粒径减小以及其浸出的有机物是发酵微生物产生氧化应激反应和污泥发酵系统效率降低的主要原因。上述研究结果对污泥厌氧发酵系统运行具有指导意义。     

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。     

短碳链烷基多糖苷的合成

对葡萄糖与正丁醇在酸催化剂存在下的反应工艺条件进行了研究。考察了不同反应条件对反应时间、葡萄糖聚合度、及产品色泽的影响,确定了较佳工艺条件。产品经红外光谱分析显示符合烷基多糖苷的一般特征。     

华南地区低有机质污泥碱性厌氧产酸(VFAs)性能机理与菌群分析

目前,我国利用剩余污泥产挥发性脂肪酸(VFAs)的碳源化研究主要集中在对华东和北方地区污水厂污泥的利用,而采用华南地区污水厂剩余污泥进行产酸的研究较少,且对其开展实际现场产酸特性的研究更是少见报道。采用半连续式厌氧产酸反应器,对广东省肇庆市鼎湖区污水处理厂剩余污泥产挥发性脂肪酸的系统特性进行了试验研究。研究结果表明,系统在碱性条件下(pH 10.0)具有良好的水解产酸性能。VFAs对应的COD(VFAs-COD)占SCOD的比重较大,平均占比73.89%,高于现有同类研究结果2%~15%。同时仅伴随着少量的多糖和蛋白质积累(对应的COD占SCOD的比重为5%~15%)。乙酸为主要的VFAs组成成分,平均占比51.43%,系统优势菌几乎全部为产酸菌,包括Acetoanaerobium sp.、Clostridiales bacterium Z-810、Proteinivorax tanatarense strain Z-910、Tissierella sp.,其中Acetoanaerobium sp.、Clostridiales bacterium Z-810在同类研究中暂无报道。系统产酸过程中可实现33.5%的污泥减量率。     

不同预处理方法促进初沉/剩余污泥厌氧发酵产沼气研究进展

系统地归纳了近年来促进污水厂初沉/剩余污泥厌氧发酵产沼气的主要处理方式,包括物理预处理方式（热预处理、超声波预处理、微波预处理、机械预处理）,化学预处理方式（臭氧预处理、碱预处理）以及生物预处理方式（酶预处理）等综合应用物理、化学和生物方法的预处理方式。并指出臭氧及碱的投加对于促进初沉/剩余污泥中有机物质水解的效果和促进产沼气量、微波的非热效应提高初沉/剩余污泥产沼气效能的影响以及多种预处理方式的联合应用是未来在促进初沉/剩余污泥产沼气领域值得研究的新方向。     

短碳链烷基多糖苷的合成技术研究

以葡萄糖和正丁醇为原料,考察了此非均相反应体系中反应温度、催化剂对合成短碳锭烷基多糖苷的反应过程的影响。结果表明,在最佳工艺条件时,糖的转人弦可达９９．５％,反应动力学研究的结果显示,该反应为假一级反应,表观反应速率常数Ｋ＝０．０４０３６,活化能Ｅａ＝３７１０６ＪＩ／ｍｏｌ。     

剩余污泥转化为SCFAs及用于增强生物除磷的研究进展

发酵城市污水处理厂的剩余污泥可产生易于生物利用的短链脂肪酸(SCFAs),针对某些城市污水处理厂进水中所含溶解性有机物不能满足生物法需求的情况,可采用投加污泥发酵液作为外碳源来解决.SCFAs是增强生物除磷(EBPR)中聚磷菌厌氧合成聚羟基烷酸(PHAs)的重要基质,其浓度与类型对除磷效果有重要影响.本丈就剩余污泥发酵产酸、SCFAs对EBPR的影响及剩余污泥发酵液用于EBPR的研究进行了综述.     

pH对过硫酸氢钾复合盐强化剩余污泥产酸的影响

为提高污泥厌氧发酵的短链脂肪酸（SCFAs）产量,在温度(30±1)℃,过硫酸氢钾复合盐（PMS）投加量为0.08g/g TSS的条件下,通过对SCFAs浓度及有机质减少率的测定,研究不同初始pH（pH=9～12）对PMS强化剩余污泥厌氧发酵产酸过程的影响。结果表明：在初始pH 9～11时,SCFAs的浓度随初始pH增加均有所提高。初始pH 12时,SCFAs 浓度稍低于初始pH 11。有机质减少率按从大到小排列为PMS+pH 11>PMS+pH 12>PMS+pH 10>PMS+pH 9。在pH=11,PMS投加量为0.08g/g TSS的条件下,发酵5天时SCFAs产量达到最高（2225.02mg COD/L）,约为空白、只投PMS和只调节pH 11的4.76倍、3.23倍和1.13倍,有机质的减少率为38.98%。三维荧光光谱分析表明PMS+pH 11能有效促进污泥中溶解性微生物和腐殖酸的溶出,提高酪氨酸的降解。机理研究表明PMS+pH11促进了溶解、水解和酸化过程,同时抑制产甲烷过程,有利于SCFAs的积累。     

资源化利用污水厂剩余污泥产生的短链脂肪酸的研究进展

活性污泥法在污水处理过程中会产生大量剩余污泥.剩余污泥既是污水处理厂的废物和环境污染物,又是很好的有机资源,其中有机物(主要是多糖、蛋白质等)质量分数在60%左右.剩余污泥在碱性条件下发酵产生的短链脂肪酸约为酸性、中性,或不控制pH时的3～4倍.介绍了资源化利用污泥发酵产生的短链脂肪酸的研究进展,包括:提高污水增强生物除磷效果;提高污水同时除磷脱氮效果;高效合成生物可降解塑料聚羟基脂肪酸酯(PHA).     

污泥厌氧发酵产氢技术的研究进展

综述了污泥厌氧发酵的产氢研究进展,结果表明,联合预处理对产氢效果的提升往往优于单一预处理。针对目前研究报道分析,提出建立合理的评价体系对产氢研究有意义;今后应加强对共发酵产氢过程中的微生物群落动态、代谢途径的研究。     

一种强化初沉池污泥厌氧发酵积累短链脂肪酸的新方法及机制

以过氧化钙（Ca O₂）和初沉污泥为探究对象,在室温条件下探究了Ca O₂对初沉污泥厌氧发酵产短链脂肪酸（SCFA）的影响。结果表明,适当添加Ca O₂能促进污泥发酵系统中SCFA的积累并缩短最佳发酵时间,当Ca O₂含量为0.1 g/g时,SCFA的最大积累量为526.3 mg/L,为空白组的1.24倍。然而当Ca O₂含量升高至0.2 g/g时,Ca O₂的存在抑制了SCFA的积累。Ca O₂能够提高发酵体系的p H,从而导致碱性环境利于污泥发酵。Ca O₂促进初沉污泥溶解性有机物释放,当Ca O₂含量为0.1 g/g时,溶解性蛋白质和多糖的最高含量分别为262、156 mg/L。酶活性分析表明适当添加Ca O₂促进了蛋白质酶和纤维素活性。Ca O₂同样影响初沉池污泥发酵微生物群落,Ca O₂存在显著提高了Bacteroi...     

餐厨垃圾联合剩余污泥碱性厌氧产碳源性能研究

采用餐厨垃圾联合剩余污泥碱性厌氧的方式,可实现良好的产碳源性能。结果表明,将一定比例的餐厨垃圾代替剩余污泥,可使系统的溶解性有机物含量(SCOD)提高1~4倍,尤其是多糖含量显著提升,而蛋白质含量提高较少。VFAs的产生量分别是无餐厨垃圾组的2.02、3.07、3.59倍。     

超声联合生物酶强化剩余污泥厌氧产酸性能研究

采用超声和生物酶联用技术处理剩余污泥以促进污泥厌氧发酵产酸,实现污泥资源化。首先,以天津市某污水处理厂二沉池剩余污泥为处理对象,采用单因素实验考察了超声预处理过程中处理时间、超声频率、超声振幅对剩余污泥溶出SCOD的影响,结果表明,超声预处理剩余污泥的最佳处理条件为处理时间5 min、超声频率20 kHz、振幅80%,此条件下,污泥溶出SCOD为407.5 mg/L。之后向经超声处理后的剩余污泥中分别投加污泥质量5%的α-淀粉酶、纤维素酶、溶菌酶和复合酶进行厌氧发酵,以探究生物酶对剩余污泥厌氧消化的影响,结果表明,在温度35℃下,复合酶对于污泥厌氧发酵产酸效果最好,污泥溶出SCOD在第2天增加2 384.9mg/L,在第4天产酸量达到最大值1 465.8 mg/L,其中乙酸量为1 058.6 mg/L,丙酸量为136.0 mg/L。溶菌酶效果优于其他单酶,SCOD第2天增幅达1 840 mg/L,在第4天产酸量达1 240.4 mg/L,其中乙酸量为406.4 mg/L,丙酸量为524.3 mg/L。     

吹脱超声强化垃圾渗滤液碱性厌氧发酵产酸研究

垃圾渗滤液含有丰富的有机物,进行适当处理转化成小分子有机酸后可作为反硝化脱氮工艺的碳源。采用吹脱联合超声的预处理方式脱除垃圾渗滤液中的多余氨氮,并根据氨氮去除效果,将最佳条件下预处理后的渗滤液接种剩余污泥后在碱性环境下厌氧发酵产酸。对厌氧发酵体系中挥发酸产量、相对分子质量、三维荧光及微生物群落进行分析,探究了垃圾渗滤液的发酵产酸效能。结果表明：垃圾渗滤液在初始pH=11、吹脱联合超声预处理1 h后,以初始pH=10的条件联合剩余污泥共发酵时产酸效果最好,体系内挥发酸产量在第5天达到峰值,为（1 183.86±10.26） mg/L（以COD计）,且乙酸和丙酸之和占比大于80%,适合用作工业发酵碳源。三维荧光、相对分子质量、微生物群落也佐证了上述处理条件为垃圾渗滤液中大分子有机物向小分子有机酸转化的最佳条件,为垃圾渗滤液的资源化回收提供了理论依据和实验基础。     

超声-碱预处理促进污泥厌氧发酵的研究进展

对超声波-碱预处理活性污泥的研究进展进行了综述。