发酵种泥的投加对新鲜剩余污泥发酵产酸的影响

为进一步提高剩余污泥厌氧发酵产短链脂肪酸(SCFAs)的效率,将p H=10下长期(90 d)厌氧发酵的种泥接入至新鲜剩余污泥考察其对新鲜剩余污泥厌氧发酵产酸的影响.实验在2种p H条件下进行:不控制p H(p H=7.4±0.2),一组反应器中投加新鲜剩余污泥,并接种厌氧发酵种泥,另一组反应器只投加新鲜剩余污泥;控制p H为碱性(p H=10±0.2),一组反应器中投加新鲜剩余污泥,并接种厌氧发酵种泥,另一组反应器只投加新鲜剩余污泥.结果表明:相同p H条件下,接种厌氧发酵种泥反应器中的最大产酸量较不接种分别提高4.9(p H=7.4±0.2)和16.4 mg/g VSS(以COD计)(p H=10±0.2);同时接种发酵污泥、剩余污泥在p H=10±0.2下的最大产酸量较p H=7.4±0.2下的最大产酸量高146.2 mg/g VSS;碱性条件、不接种发酵种泥的产酸量较不控制p H、接种发酵种泥的高129.8 mg/g VSS.投加发酵种泥可提高新鲜剩余污泥厌氧发酵过程中SCFAs的产生效率;碱性条件与厌氧发酵种泥对新鲜剩余污泥发酵产酸具有协同促进作用;与接种发酵种泥相比,碱性条件对新鲜剩余污泥厌氧发酵产酸促进能力高.     

剩余污泥资源化提取蛋白质方法的优选

剩余污泥中蛋白质的资源化利用是目前研究的热点,污泥预处理则是实现污泥中蛋白质释放的重要途径。为了进一步提高剩余污泥中蛋白质的溶出效果,选取热碱预处理、超声碱联合预处理、溶菌酶预处理对污泥进行溶胞,以蛋白质提取浓度为主要指标进行参数优化,并利用等电点法对粗提取蛋白进行纯化回收。结果表明：溶胞效果热碱预处理（pH值13、温度140℃、时间1.5 h,2 062.98 mg/L）>超声碱联合预处理（497.76 mg/L）>溶菌酶预处理（269.95 mg/L）,且在pH值为3时热碱预处理蛋白质纯化回收率可达62.42%。试验结果表明：热碱预处理在提取效果方面较另外两种方法优势明显,具有良好的利用前景。     

Microbial Community Profiles Related to Volatile Fatty Acids Production in Mesophilic and Thermophilic Fermentation of Waste Activated Sludge Pretreated by Enzymolysis

酶溶剩余污泥中高温发酵过程中微生物群落动态与短链脂肪酸积累的关系研究

辛晓东¹,王冰鑫¹,洪俊明¹,赫俊国²,邱微²,陈博彦³

（1.华侨大学 环境科学与工程系, 福建 厦门 361021;

2.哈尔滨工业大学 城市水资源与水环境国家重点实验室, 哈尔滨 150090;

3. 宜兰大学 化学工程与材料工程学系（所）,台湾 宜兰 26047,中国）

创新点说明：

1） 分析了酶溶预处理对剩余污泥水解溶胞效果,并发现酶溶剩余污泥在中温发酵和高温发酵中VFA积累含量基本处于同等水平;

2） 酶溶污泥中温发酵与高温发酵体系中微生物群落结构动态差异明显;与高温发酵相比,中温发酵体系中微生物群落均匀度较为适中,有助于强化体系中产酸群落的功能性;

3） 从产能角度分析,酶溶预处理大幅提高了剩余污泥的能源回收效率,为未来污水处理厂的剩余污泥处理及能源化提供一种新思路。

研究目的：

研究酶溶法对剩余污泥的溶胞水解效能,分析酶溶污泥的中温及高温厌氧发酵产VFA的效能,并揭示发酵体系中VFA积累与产酸微生物群落动态的关系,分析酶溶预处理对剩余污泥有机质向电能转化的强化作用,为未来剩余污泥的高效处理及能源化提供一种新思路。

研究方法：

1） 通过运行厌氧生物反应装置考察酶溶污泥的厌氧产酸发酵效能;

2） 利用T-RFLP分析发酵体系中产酸菌群的群落结构动态;

3） 绘制洛伦兹曲线描述发酵体系中产酸菌群的均匀度变化;

4） 利用数据排序分析（RDA）揭示VFA积累与环境变量的相关联系。

研究结果：

1） 研究了酶溶预处理对剩余污泥水解溶胞效果,发现在180min内污泥液相中SCOD升高至8750 mg/L;中温发酵第10天,VFA含量积累超过3200 mg COD/L,与高温发酵过程中VFA累积含量基本持平;

2）中温发酵体系中微生物群落均匀度低于高温发酵过程,推测其有助于强化发酵体系中菌群的产酸功能性;

3） 酶溶预处理大幅提高了剩余污泥的能源回收效率,经估算剩余污泥的电能转化效率可达到0.75-0.82 kW h/kg VSS。

结论：

1） 复合生物酶（蛋白酶、α-淀粉酶、溶菌酶及纤维素酶）可高效提高剩余污泥的水解溶胞效果,且酶溶剩余污泥在中温发酵和高温发酵中VFA积累基本持平;

2） 发酵温度对产酸菌群结构有明显影响,中温发酵体系中微生物群落均匀度低于高温发酵过程,有助于中温发酵中VFA的快速积累;

3） 酶溶法可大幅提高剩余污泥的能源回收效率,为实现未来污水处理厂的能耗自足提供一种新思路。

关键词：剩余污泥;生物酶催化;挥发性脂肪酸;微生物群落;电能转化

     

强碱预处理和碱性强度对剩余污泥发酵的影响

为改善污泥发酵性能,提高发酵的产酸量,在25℃条件下,研究了不同碱度(碱性(pH=10)、强碱性(pH=12)和强碱预处理(pH =12)-碱性(pH =10)对剩余污泥水解酸化的影响.结果表明:在25℃条件下,相比于碱性发酵,强碱性发酵和强碱预处理-碱性发酵均提高了SCOD、DNA、蛋白质和多糖的产量,从而为产酸菌提供了更多的产酸基质.同时发现,强碱性发酵抑制了产酸菌的活性,导致其产酸量远远低于碱性发酵,但是在强碱预处理-碱性发酵过程中,短链脂肪酸(SC FAs)和乙酸的产量均得到大幅度提高,较碱性发酵分别提高了20.00％和23.00％.显然,强碱预处理-碱性发酵更有利于剩余污泥厌氧发酵产酸.     

产蛋白酶混合菌系对碱性剩余污泥水解酸化的影响

为提高剩余污泥水解酸化过程中挥发性脂肪酸（VFAs）的累积,从剩余污泥中分离产蛋白酶活力较高的耐碱细菌,并构建产蛋白酶混合菌系．将其接种于碱性（ pH 10．0）发酵剩余污泥的不同发酵时期,评价其对溶解性有机化合物和VFAs累积的影响,探讨利用剩余污泥生产VFAs的最佳条件．从剩余污泥中分离到2株产蛋白酶活力较高的耐碱细菌,并构建产蛋白酶混合菌系．在发酵初期接种混合菌系效果最显著,且可缩短发酵启动时间2 d．发酵初期接种混合菌系后,溶解性蛋白质和VFAs质量浓度在第8天均达到最高值,分别为未接种混合菌系样品中相应值的1．25和1．41倍,分别占溶解性化学需氧量（ SCOD）总量的29．87％和44．54％．乙酸和丙酸为剩余污泥水解酸化过程中VFAs的主要组分,分别占VFAs总量的50．69％和18．19％．     

BES对污泥厌氧发酵产酸性能的影响

以赣南地区某污水处理厂剩余污泥为研究对象,将碱预处理后的污泥和驯化后的接种污泥按1∶1混合,然后投加不同浓度的产甲烷抑制剂BES进行碱性发酵产酸研究。结果表明,碱预处理有利于污泥中颗粒态有机质向溶解态有机质转化,从而增强后续的厌氧发酵产酸过程。BES作为产甲烷菌的特异性抑制剂,可以较好地抑制产甲烷菌的活性,增强发酵产酸系统中SCOD、VFAs的产生量;当BES投加量为5 mmol/L时,由于发酵产酸菌大量利用SP和SC,反应稳定时二者浓度相较于空白分别下降了31.04%和30.86%,VFAs和SCOD浓度相较于空白则分别增加了42.79%和23.92%,VFAs的最大平均累积量达到了662.73 mg/L;随着BES浓度的增加,发酵液中VFAs的生成量有所降低。实验研究建议采用5～10 mmol/L的BES强化污泥发酵产酸过程。     

高锰酸钾-亚硫酸钠对剩余污泥产酸效果的影响及机理

通过添加不同比例的高锰酸钾/亚硫酸钠对剩余污泥进行预处理,研究其对剩余污泥发酵产酸过程的影响。结果表明,高锰酸钾-亚硫酸钠可有效促进剩余污泥产酸,最大产酸量达到3 299mg COD/L,是未加氧化剂对照组的2.2倍。与对照组和高锰酸钾组相比,高锰酸钾-亚硫酸钠实验组在预处理阶段污泥有机质溶出和VFAs浓度增加更为显著,而发酵阶段差别不大。这些结果说明,高锰酸钾-亚硫酸钠促进产酸的机理主要是生成的高活性物质一方面增加了污泥中有机质的释放,另一方面直接将部分有机质氧化成了VFAs。该氧化体系对VFAs的组成影响较小,产生的VFAs中乙酸占比最高,达44%以上。     

酸碱、热及碱热联合预处理对剩余污泥水解性能的影响

通过采用酸碱、热及碱热联合预处理技术,比较3种方法对剩余污泥水解性能的影响。结果表明:酸碱、热及碱热联合处理均能有效增强剩余污泥的水解性能,其中碱热联合预处理可以更好地促进污泥水解效果。在pH=13、温度为90℃时,SCOD是未处理前的44倍,分别是单独酸碱预处理和热预处理时SCOD最大值的1.98倍和1.15倍;在pH=13、温度为100℃时,TSS/SCOD的最小值为0.57,而酸碱预处理和低热预处理时的最小值分别为1.95和2.05,表明碱热联合预处理可以有效促进污泥中TSS向SCOD的转变。碱热联合预处理会降低水解液中NH_4~+-N、TN和TP的含量,有利于后续的厌氧发酵实验。     

预处理低有机质剩余污泥两相厌氧消化

为提高低有机质剩余污泥的厌氧消化效率,采用超声波(40kHz,50W)与生石灰(投量为560mg/L)联合预处理剩余污泥,然后将预处理的剩余污泥进行中温两相厌氧消化.试验污泥取自长春市某污水处理厂,试验中主要考察剩余污泥的消化性能、产气情况及脱水性能变化.结果表明,当剩余污泥的VS/TS比值为0.56、水力停留时间(HRT)为20d时,预处理污泥厌氧消化后VS去除率达到40.8%.在消化过程中系统稳定,产酸相内挥发酸成分以乙酸和丁酸为主,而产甲烷相内以少量乙酸为主.产甲烷相的甲烷产率为0.33L/gVS去除,产气中甲烷平均含量可达到59.2%,但消化后污泥的脱水性能变差.污泥的联合预处理增加了液相中溶解性有机物的含量,提高了进料污泥的pH与碱度,有助于低有机质剩余污泥的后续厌氧消化处理.     

微波-碱热水解剩余污泥的破解研究

研究了在密闭体系下,采用微波辐照与碱联合处理剩余污泥过程中污泥性质的变化.实验表明,密闭条件下微波辐照与碱联合处理可以加剧污泥的破解,使污泥中的物质释放到液相中.在微波辐照功率为800 W、辐照时间为110 s、每克悬浮固体(SS) NaOH投加量为0.14g时,SS去除率达到46％;处理后污泥中溶解性有机物浓度明显增...     

数学优化方法在新安江模型参数率定中的应用分析

以3种数学优化方法及新安江(三水源)模型的理论为依据,介绍了优化方法在新安江三水源模型参数率定中的应用.将率定成果与API模型进行了对比,说明这3种优化方法在大宁河流域参数率定中应用效果良好,具有很好的参考和推广价值.     

霸县凹陷文安斜坡内带层序地层学研究

以文安斜坡内带深层为研究对象,应用高分辨层序地层学等方法研究识别隐蔽油藏.通过兴隆1井地层重新划分及高分辨率三维地震应用,将该区沙三、沙四段地层之间重新确定为不整合接触.在三级层序地层框架建立的基础上,刻画各体系域砂体展布特征,构建了坡折带控制沙四下自生自储岩性油气藏成藏模式.通过钻井实践,首次在霸县凹陷发现沙四下段含油层系及新的烃源岩层,实现了深层自生自储式油藏类型的勘探突破.     

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采用计算机机构动画仿真的方法，对齿轮五杆机构的轨迹特性进行了研究。分析了该机构双曲柄存在的条件，两连杆铰接点Ｃ的轨迹曲线可到达的区域及该轨迹曲线形状随机构结构参数的不同而变化的规律，从而为齿轮五杆机构的轨迹综合提供了重要依据。     

密炼机转子的刚度计算

介绍了变截面梁变形计算的初参数法，运用该方法求密炼机转子的变形，并得到了精确的解。     

高等学校固定资产计提折旧问题探讨

中国现行会计制度规定,高等学校的固定资产不计提折旧。随着经济的发展和高等教育的改革,高等学校的经济成分越来越复杂,固定资产管理和核算中暴露出来的问题越来越突出。针对现行高校固定资产计价模式存在的问题,提出了对高校固定资产计提折旧的设想,研究了高校固定资产折旧的范围、折旧年限、折旧方法及会计处理办法。     

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应用动圈式扬声器的电—力—声类比等效线路对动圈式扬声器的频率特性进行了初步的研究,提出了利用扬声器的自滤波性能改善因D类功放移相网络引起信号相位失真的方法。同时,采用比较、反馈的方法对音频信号的谐波加以抑制,使得数字功放的总体失真指数下降。     

浅析资产减值会计对利润的操纵

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