污水处理厂剩余污泥热处理发酵产氢的影响因素

研究了影响污水处理厂剩余污泥热处理厌氧发酵产氢的4个因素：热处理时间、污泥浓度、起始pH和反应瓶顶隙率. 结果表明,热处理时间会影响污泥热处理的效果,导致发酵产氢的底物?污泥不同,从而影响热处理污泥的发酵产氢,121℃下热处理5 min为最佳处理时间. 中性起始pH值(6.5~8.0)下,热处理污泥的氢产率相对稳定,低于6.5不利于发酵产氢. 当反应瓶的顶隙率为51.61%时,热处理污泥的氢产率最大. 7.81 g/L为最佳污泥浓度,该浓度下污泥的氢产率最大,高于或低于该浓度时,污泥的发酵氢产率均下降. 在最佳条件下,热处理污泥的氢产率达19.57 mL/g VSS.     

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.     

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...     

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。     

CaO2应用于污泥减量的研究

通过向污泥中投加CaO_2考察污泥减量效果以及对污泥液相中SCOD、NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P、溶解性蛋白质和多糖等物质的影响。结果表明,当CaO_2投加量为0.1 g/gVSS时,TSS削减率最大,可达到20%;在此投加量下,污泥絮体粒径最小。CaO_2可氧化降解污泥,使污泥絮体和微生物细胞破裂,促进SCOD、NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P、溶解性蛋白质和多糖等物质释放到污泥液相中。CaO_2减量剩余污泥的过程中,氧化作用比碱解作用贡献更大,且主要是·OH对污泥的氧化分解起到作用,·O_2~-次之,_1O_2作用最小。     

热-碱渣预处理强化炼厂剩余活性污泥厌氧消化性能

热-碱预处理是强化剩余活性污泥厌氧消化的有效手段。为降低处理成本，利用炼厂碱渣替代新鲜碱剂，研究了热-碱渣预处理对炼厂剩余活性污泥(refinery waste activated sludge,RWAS)厌氧消化的影响。结果表明，热-碱渣预处理显著促进了胞内有机物的释放，蛋白质、多糖和挥发性脂肪酸浓度随温度和碱渣剂量的提升而增加，在温度90℃和碱渣剂量4%的条件下，蛋白质、多糖和挥发性脂肪酸分别可达1338.7mg/L、510.9mg/L和651.2mg/L。Person相关性结果表明碱渣剂量对腐殖酸类物质荧光强度和类黑素产量呈正相关，与厌氧消化停滞期呈显著正相关，表明高碱渣剂量会抑制RWAS厌氧消化性能。因此，热-碱渣预处理的最佳工艺条件为温度90℃、碱渣剂量1%。该条件下预处理RWAS厌氧消化的溶解性化学需氧量(SCOD)降解率可达66%，最大产酸量为736.2mg/L，甲烷和氢气产量分别是未处理RWAS的5倍和3倍，分别达95.3mL/g-VS (VS为挥发性固体)和11.5mL/g-VS。综上所述，热-碱渣预处理炼厂剩余活性污泥具有较好的应用前景。     

水热预处理对剩余污泥有机物释放的影响

针对剩余污泥中有机能源利用率低的问题,研究了水热预处理对剩余污泥有机物释放及污泥厌氧消化过程中累积产气量的影响。结果表明:水热处理是一种有效的污泥预处理方法,当水热温度为200℃、水热时间为1 h时,污泥减量度达76.56%,污泥SCOD为原泥的34倍,大大减少了污泥固相有机物含量。经水热处理后,污泥厌氧消化最大产气量为2 950 m L,较原泥提高了69%;厌氧消化后,水热预处理污泥SCOD减少量为原泥的30倍。     

对比分析进水基质浓度对乙醇型和丁酸型发酵制氢系统的影响

以糖蜜废水为基质,将两套厌氧接触式发酵制氢反应器(ACR)出水pH分别控制在4.5～5.0、5.5～6.0的水平,通过逐级提升进水COD浓度方式,系统对比分析基质浓度对乙醇型和丁酸型发酵制氢系统的影响。结果显示,对于乙醇型发酵制氢系统而言,当HRT 6 h,进水COD从5000逐步提升至12000 mg·L^-1时,反应器的产氢效能逐步得到增强,但当COD进一步提升至15000 mg·L^-1时,底物反馈抑制作用开始显现,因而在进水COD为12000 mg·L^-1时,ACR产氢性能最佳,系统的产氢速率、污泥比产氢速率和单位基质氢气转化率分别为68.8 L·d^-1、744.5 ml H₂·(g VSS·d)^-1、2.3 mol H₂·(mol葡萄糖)^-1。对于丁酸型发酵制氢系统而言,当HRT 8 h,在进水COD从5000提升至20000 mg·L^-1过程中,ACR产氢效能总体呈下降趋势,在进水COD为5000 mg·L^-1时,系统的污泥比产氢速率和单位基质氢气转化率最大,分别为159.6 ml H₂·(g VSS·d)^-1、1.0 mol H₂·(mol葡萄糖)^-1。研究结果表明,在进水COD为500～20000 mg·L^-1的运行中,ACR乙醇型发酵系统的产氢效能优于丁酸型发酵制氢系统。     

皂苷强化生物膜污泥厌氧发酵产酸的研究

采用向生物膜污泥中投加生物表面活性剂皂苷的方法,探究了皂苷对膜污泥厌氧发酵产酸的影响。实验结果表明,皂苷能够强化MBR污泥产酸,且皂苷的最佳投加量为0.1 g/(g TSS),相应地,SCFA的产量为2 153 mg/L。机理研究表明,皂苷能够促进MBR污泥水解,抑制产甲烷,进而促进了短链挥发性脂肪酸(SCFA)的积累。同时皂苷也能够强化与SCFA生产有关酶的活性。     

沼液短程硝化出水预处理强化剩余污泥发酵的研究

厌氧消化是剩余污泥减量化的一种重要方法，游离亚硝酸（FNA）预处理剩余污泥可改善其水解效果、增加产酸量和提高污泥减量化程度。采用污泥消化液（沼液）短程硝化出水作为FNA来源，考察沼液短程硝化出水预处理强化污泥解体和对剩余污泥发酵性能的影响。结果表明，沼液经过短程硝化处理后，亚硝态氮质量浓度可达1 224 mg/L，分别采用200、300、400、500、600 mg/L亚硝态氮（对应FNA质量浓度分别为4.88、7.35、9.62、11.9、14.35mg/L，以N计）处理剩余污泥，剩余污泥的SCOD、VS、厌氧发酵过程中产气量以及发酵气体中甲烷的含量均随着FNA浓度的增加呈先增加后减少趋势。FNA预处理可使剩余污泥发酵系统SCOD最高增加2.1倍，污泥中VS产量可提高11%，厌氧发酵产气量提高2.1～7.2倍，发酵气体甲烷含量也有显著提高，对于污水处理厂沼液资源化利用和剩余污泥的减量化处理具有指导意义。     

厌氧与光合微生物联合制氢工艺实验研究

利用厌氧细菌暗发酵产氢和光合细菌光发酵产氢的优势和互补协同作用而联合起来的两步法制氢,探讨不同底物浓度对厌氧发酵阶段产氢的影响、厌氧发酵时间对产氢发酵过程的影响;光合微生物发酵随发酵时间的产氢情况。结果表明,葡萄糖浓度对厌氧生物产氢有很大的影响, 15 g/L 的葡萄糖浓度有较好的产氢量。葡萄糖利用率和挥发性脂肪酸的总量随厌氧发酵时间的变化情况表明,在厌氧发酵阶段,以葡萄糖为底物,最佳的葡萄糖浓度为 15 g/L。在 37 h 的葡萄糖利用率达到 72.08%,挥发性脂肪酸总量达到 9 326.3 mg/L,每克葡萄糖累计产氢量为 182 mL。在厌氧发酵时间 37 h 时把厌氧发酵的产物移到光合发酵反应器,接种位于生长对数期的光合细菌群,调节培养液的pH值和加入光源进行光合产氢,88 h 时每克葡萄糖累计产氢达到 352 mL,两步联合制氢每克葡萄糖累计产氢量共可达到 534 mL。     

MBR工艺的剩余污泥高效厌氧发酵试验

为了寻求高效的剩余污泥处理方法,通过不同的预处理方式或者添加餐厨垃圾的方法,考察了主动错流式MBR工艺所产生剩余污泥的厌氧发酵产甲烷效率。研究发现,低温热水解预处理剩余污泥的厌氧发酵产甲烷的最优条件是90℃热水解加热30 min,产甲烷量大概为原来的1.5倍,效率提高了50%。臭氧曝气预处理剩余污泥厌氧发酵产甲烷的最优条件是臭氧曝气时间为0.001 4 g O_3/g VS,产甲烷量大概为原来的5倍,效率提高了5倍。加入餐厨垃圾对产甲烷有一定促进作用,同时对产氢有着极大的促进作用。     

pH值对Clostridium beijerinckii发酵联产丁醇与氢气的影响及其动力学模型

实验考察了p H值对拜氏梭菌Clostridium beijerinckii IB4厌氧发酵产丁醇及氢气的影响.结果表明,氢气与丁醇的发酵均属部分生长偶联型.p H=6.0有利于发酵前期(0~16 h)菌体生长及产氢,但后期代谢受抑制;p H=4.9时会导致菌体生长缓慢及代谢活力下降;p H=5.2时丁醇及氢气产量分别达12.06 g/L和5.76 L/L,比不调控p H值时提高11.87%及15.43%.在此基础上建立了菌体生长、丁醇积累及氢气生成的分批发酵动力学方程,模型拟合度较高,p H=5.2时菌体停止生长后丁醇生成能力系数比对照增加105.45%,最大产氢速率比对照增加7.45%.     

剩余污泥厌氧发酵制氢效率的研究进展

剩余污泥中存在大量的微生物,微生物的细胞质富含丰富的有机质(包括糖、蛋白质和脂肪等),但微生物的细胞质被细胞壁包裹,限制了污泥的厌氧发酵。想要改变污泥中有机物的可利用性,必须采用适当的预处理技术,破坏细菌的细胞壁使有机质溶出,以利于后续厌氧发酵产氢。系统介绍了物理﹙微波、超声波和热预处理﹚、化学﹙酸、碱预处理﹚、生物﹙酶预处理﹚等预处理方式及其他因素对污泥厌氧发酵产氢率的影响。     

发酵制氢废液的微生物电解池产氢

采用单室微生物电解池（MEC）反应器为实验装置,通过预处理技术强化发酵制氢废液中乙酸的积累,并将该发酵废液作为底物,考察了以废液中累积的乙酸作为主要电子供体、碳布为阳极、涂布有Ni纳米颗粒的不锈钢网为催化阴极的产氢效果。结果表明,在MEC中,以预处理的发酵制氢废液积累的乙酸为底物,最高产氢率可达(1.31±0.04) m3H2/(m3?d)和(2.78±0.11) mLH2/mgCOD,同时可获得138.6%±3.1%的能量效率和99.0%±0.3%的COD去除率。实验表明,利用MEC可将发酵末端产物进一步降解,从而减弱了“发酵障碍”现象,实现了治污和产能的统一。     

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。     

水热预处理对餐厨垃圾厌氧发酵产戊酸的影响

目前，厌氧发酵产戊酸受限于其产率低，且利用餐厨垃圾产戊酸的研究少有报道。水热预处理因其可以促进底物的溶出和水解，并且无需使用化学试剂及具有操作简单等优点而受到广泛的关注。本文研究了不同水热预处理温度下，分别接种酒曲和剩余污泥对餐厨垃圾厌氧发酵产戊酸的影响。结果表明：最佳水热预处理条件（180℃）下，戊酸产量分别可达16.19g COD/L （酒曲组）和18.55g COD/L （剩余污泥组），相比空白组提高了3.66倍和0.74倍，显著提高发酵产戊酸效率。通过代谢分析发现：水热预处理可提高丙酸的产量，为发酵产戊酸提供充足的底物；此外，水热预处理有效调控厌氧发酵底物醇酸比，削弱戊酸产庚酸的转换途径，实现了戊酸的积累。微生物群落分析发现：水热预处理可提高产戊酸功能菌巨球菌属（Megasphaera）和小类杆菌属（Dialister）的相对丰度，酒曲空白组无产戊酸功能菌的富集，水热预处理（180℃）后，Megasphaera和Dialister的相对丰度可达13.77%和2.26%；剩余污泥空白组Megasphaera的相对丰度为6.21%，水热预处理（180℃）后，Megasphaera的...     

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。     

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...     

Biolog鉴定产氢发酵细菌及其产氢能力的研究

采用厌氧培养技术,从厌氧活性污泥中分离得到一株产氢发酵细菌。利用B iolog自动菌种鉴定仪对该产氢发酵细菌作了鉴定分析,确定了其在细菌学上的分类地位,新分离菌株C lostridium papyrosolvens为生物制氢分离鉴定纯产氢菌种提供了指导,该菌株为专性厌氧杆菌,蔗糖发酵液体末端主要产物为乙醇、乙酸,气相产物为H2和CO2,代谢特征为乙醇型发酵,在pH 6.0和36℃条件下最大产氢量为72 mL H2/g蔗糖。