基于UASB反应器的厨余厌氧发酵产氢研究

针对目前厨余连续流发酵产氢处理负荷不高、产氢率较低的难题,采用UASB反应器进行厨余发酵产氢研究。在温度为30℃,进水COD浓度为2 000~10 000 mg/L,水力停留时间为2~6 h条件下,产氢速率最大达到17.04 L/(L.d)。反应器内有颗粒污泥的形成,平均生物量达到6.17 g/L,为氢气的产生提供了有利保障。当出水pH为4.2~4.4,碱度为260~340 mg/L的条件下,乙醇和乙酸占挥发酸总量的89.2%,形成稳定的乙醇型发酵类型,反应器最高处理负荷COD达到60 kg/(m3.d)。试验结果表明,UASB反应器具有更高的产氢效能和更加稳定的产氢效果,能够为厨余发酵产氢提供有利的保障。     

UASB工艺常温处理木薯加工废水

为了控制喀麦隆木薯加工废水的污染并回收沼气 ,选用上流式厌氧污泥床反应器 (UASB) ,进行了常温厌氧处理木薯加工废水的试验。结果表明 :采用UASB工艺处理COD浓度为 14190mg/L的木薯加工废水 ,COD去除率可达90 %以上 ,容积COD负荷达 6.81g/L·d ,容积沼气产率 3 .2 0L/L·d。在实用中 ,进水COD浓度宜控制在 140 0 0mg/L左右 ;容积COD负荷宜控制在 7.0 0 g/L·d左右 ;水力停留时间宜控制在 2d。     

IC反应器处理低浓度有机废水的启动实验研究

对内循环厌氧反应器(IC反应器)在(33±O.5)℃下处理低浓度有机废水的启动特性进行了实验研究.结果表明:反应器经过59 d启动成功:当进水COD浓度为411.6 mg/L,HRT为0.8 h.相应的有机负荷COD为12.3 kg/(m3·d)时,其COD去除率能稳定在87%左右,日产气率15 m3/(m3·d)左右,出水VFA浓度HAc为41.2～43.6 mg/L;污泥床反应区COD去除量占总COD去除量的77%以上,远大于精细处理区;启动完成后,反应器底部形成了颗粒污泥,镜检发现颗粒污泥表面分布着丝状菌,内部则以杆菌和球菌为主.     

铜离子对猪粪厌氧消化性能的影响研究

在实验室条件下,研究了铜离子浓度为100⁶00μg/g时对猪粪厌氧消化性能的影响。结果表明:铜离子浓度为100～300μg/g时可提高甲烷产量,浓度为400～600μg/g时,则明显抑制甲烷产量;整个过程中,系统的pH值一直维持在6.5600μg/g时对猪粪厌氧消化性能的影响。结果表明:铜离子浓度为100～300μg/g时可提高甲烷产量,浓度为400～600μg/g时,则明显抑制甲烷产量;整个过程中,系统的pH值一直维持在6.5⁷.2,无明显酸化;当铜离子浓度为300μg/g时,COD去除率最大,达到68.23%。铜离子浓度对TS,VS去除率影响不明显,TS去除率为30%7.2,无明显酸化;当铜离子浓度为300μg/g时,COD去除率最大,达到68.23%。铜离子浓度对TS,VS去除率影响不明显,TS去除率为30%³5%,VS去除率为55%35%,VS去除率为55%⁶0%。不同重金属浓度的COD在前15 d内均达到较高值,这有利于反应高效进行,而氨氮(NH4+-N)一直处于升高状态,对反应中的产甲烷微生物造成抑制作用,最终导致消化系统氨中毒,使Cu400,Cu500,Cu600 3个处理的发酵罐产气提前结束。     

厌氧消化活性污泥中磷酸（酯）酶的活力分析方法研究

本文叙述了厌氧发酵污泥中微生物磷酸(酯)酶活性分析条件的研究,其中包括酶的提取,酶反应的最佳 pH,最适温度,底物的最佳浓度,底物的饱和常数和酶浓度对酶反应速率的影响等。最后提出了一套检测厌氧污泥中磷酸(酯)酶活性的详细分析程序,并以此作为预测厌氧发酵障碍的一项生化指标,实验得到了良好的效果。     

不同预处理剩余污泥的中温厌氧消化试验研究

设计单因素试验,考察了热处理时间和碱投加量对剩余污泥有机质溶出和厌氧消化产沼气的影响。结果表明:加热和碱预处理均可明显地促进有机质溶解和提高厌氧产气效率;与原污泥相比,高温处理20 min后,剩余污泥可溶性有机质和累积厌氧产气量达到最高,分别为2 550 mg/kg和3 275.33 mL,较对照污泥分别增加了7.4倍和34.15%;高浓度CaO(6%和10%)处理后,剩余污泥中STOC浓度分别达到3 280 mg/kg和3 340mg/kg,较对照污泥STOC浓度(305 mg/kg)提高了9.75和9.95倍;CaO预处理对污泥厌氧消化影响较复杂,表现为低浓度促进产气和高浓度抑制产气;2%CaO处理下,累积产气量比对照提高了39.87%;6%和10%CaO处理下,累积产气量低于对照污泥。     

厌氧氨氧化的启动特性研究

厌氧氨氧化是最具潜力的脱氮技术之一。为探究厌氧氨氧化反应器启动过程中物质降解和胞外聚合物的变化,实验利用SBR反应器启动了富集ANAMMOX污泥的实验装置,测试启动过程中氮素的降解特征,胞外聚合物的变化规律。实验结果如下:(1)随着培养的进行,颗粒逐渐增大;(2)到124天时,氮素去除能力达到166.53 mg/(L·d)NH_4~+-N和219.01 mg/(L·d) NO_2~--N;(3)污泥EPS中蛋白质为主要成分,蛋白质的浓度随负荷的增加而阶梯式增涨。多糖含量变化不大,维持在20 mg/g以下。PN/PS值随负荷的增加而波浪形上升。     

HUSB作为城市污水一级处理构筑物的探讨

本文仅以常温、低温厌氧反应器的典型代表HUSB反应器为例,介绍其工艺原理,通过进水浓度、水温、水力停留时间等因素对有机物去除率影响,讨论其作为城市污水一级处理构筑物的适用性。     

菌藻颗粒污泥工艺在城市污水处理中的研究

菌藻颗粒污泥(Algal-bacterial granular sludge,ABGS)工艺是一种节能高效的低碳污水处理工艺。本研究采用10L序批式光反应器,针对ABGS的快速启动进行了研究。通过将绿藻投加到好氧颗粒污泥中,30天左右实现了ABGS工艺的快速启动。丝状藻类与丝状菌交织形成颗粒骨架,胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的大量分泌促进了微生物的聚集,进而促进了ABGS的快速形成。稳定的ABGS系统内,氨氮(NH4₊—N)、COD和总氮(TN)的去除率分别达到了99%、92%和70%。正磷酸盐(PO₄^3-—P)的去除率受进水磷浓度和COD浓度影响而不太稳定。系统内发酵菌、聚糖菌和反硝化聚磷菌得到了良好的富集。     

TS对城市有机垃圾和剩余污泥联合厌氧消化的影响

在中温(35℃)条件下,以城市有机垃圾和污水处理厂剩余污泥为发酵原料,其中生活垃圾∶污泥=4∶1(w/w,干重),研究了固形物含量分别为3%,4%,6%,8%,10%对厌氧发酵过程及发酵效率的影响。结果表明:当发酵液TS为4%时厌氧发酵效率最高,发酵过程中pH适宜产甲烷菌生长,产气时间长,累积产气量最大,为11 967 mL,且甲烷含量较高;同时发酵过程中氨氮浓度升高缓慢,不会对甲烷菌造成氨抑制,对原料中有机质的降解效果明显,COD去除率为61.7%,TS去除率为47.19%,VS去除率为55.93%。     

不同改性方法对生物砂滤池生物膜特性及处理受污染原水效果的影响

通过对普通石英砂(QS)进行氨基及铝钙双氢氧化物改性制得氨基改性砂(AMS)和铝钙双氢氧化物改性砂(CAS),分别以QS、AMS、CAS为滤料填充滤池进行挂膜,研究了不同石英砂表面的生物膜量、生物活性、胞外聚合物(EPS)的特性及对受污染原水的处理效果。结果表明,挂膜成功后CAS表面的生物活性最高,为42.00 mgO₂/(g·h),生物膜量和胞外聚合物的含量最大,分别为12.43 mg/g、105.09 mg/(g·SS),对COD_Cr、NH⁺₄-N的去除率分别稳定在58.20%、89.50%;AMS表面的生物活性、生物膜量、EPS平均含量分别为32.97 mgO₂/(g·h)、9.07 mg/g、93.41 mg/(g·SS),对COD_Cr、NH⁺₄-N的去除率分别为54.60%、85.10%。三种石英砂表面生物量分布均沿水流方向递减,EPS的含量从溶解性胞外聚合物(SL-EPS)到紧密附着性胞外聚合物(TB...     

沼气工程技术讲座(四) 厌氧消化器技术

1厌氧消化器容积计算厌氧消化器容积是标志沼气工程规模的主要参数之一。厌氧消化器容积计算应依据《沼气工程技术规范第1部分:工艺设计》(NY/T1220.1-2006)和《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》(NY/T1222-2006)中的相关规定进行。(1)根据容积负荷计算消化器容积V1=[24(S0-S1)Q1]/n1(1)     

生物炭和乙醇对油菜秸秆沼气发酵特性的影响

对生物炭和乙醇提高油菜秸秆厌氧发酵沼气产率进行实验研究,探索不同乙醇浓度对中温和高温厌氧发酵沼气产率、木质纤维素降解和微生物菌群结构的影响。结果表明：生物炭和乙醇可促进沼气产率和纤维素降解。随着乙醇浓度的增大,沼气产率先增大后减小,3 g/L乙醇浓度时中温和高温发酵沼气产率最高,分别为219.3和240.5 mL/g。从木质纤维素降解来看,中温发酵组纤维素含量由预处理秸秆的54.00%降至18.69%～25.03%。测序结果显示乙醇浓度为3 g/L的中温发酵沼渣中厚壁菌门和拟杆菌门相对丰度最高,揭示了生物炭和乙醇促进油菜秸秆厌氧发酵产气的机制。     

城市生活垃圾和污水厂剩余污泥联合厌氧消化产气性能研究

以城市生活垃圾和污水厂剩余污泥为消化原料,在中温(35℃)条件下,采用序批式厌氧消化方式,研究了生活垃圾和剩余污泥不同混合比例下的厌氧消化产气性能,以及不同原料配比对厌氧消化过程及消化效率的影响。按照生活垃圾和剩余污泥VS比分别为1∶0(R1),2∶1(R2),1∶1(R3),1∶2(R4)和0∶1(R5),试验设置了5个试验组。研究结果表明:两种物料混合后有助于提高消化效果和产气性能,其中,当城市生活垃圾和剩余污泥VS比为2∶1时,系统厌氧消化效果最好,VS去除率为35.98%,单位VS产气量为348.84 m L/g,产气中甲烷含量为53.8%,消化时间较单纯生活垃圾厌氧消化缩短了9 d。说明一定比例的生活垃圾和剩余污泥联合厌氧消化是提高厌氧消化效率的有效途径。     

Fe3O4纳米颗粒对玉米秸秆光发酵产氢的影响

以HAU-M1光合菌群作为发酵细菌,以玉米秸秆为发酵底物,研究Fe₃O₄纳米颗粒对光发酵产氢过程的影响。结果表明:粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,比产氢量达到(46.68±1.00)mL/g VSS,与对照组的(35.07±0.56)mL/g VSS相比提升(33.11±0.01)%,此时的能量转化率也提高33.10%。产氢动力学分析结果也表明Fe₃O₄纳米颗粒对反应体系有明显的影响,粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,最大产氢潜能和最大产氢速率分别为46.97 mL/g VSS和1.06 mL/(g VSS·h)。适宜的Fe₃O₄纳米颗粒的粒径和浓度能显著促进光发酵产氢能力,而浓度过高则会产生抑制作用。     

喀麦隆啤酒废水厌氧生物处理的研究

为了经济有效的控制喀麦降啤酒厂的有机废水污染,选用上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,进行了常温厌氧生物处理的试验,结果表明,当地平均气温22．6℃,足以维持反应器的正常工作,但应采取措施降低温度的昼夜波动,糖化废水,发醇废水和啤酒过滤废水混合处理的效果优于各自单独处理,处理混合废水时,适宜的进水COD浓度为11000mg/L左右,适宜的容积COD负荷为12.50g/(L.d),适宜的水力停留时间为1天,在此条件下,COD去除率可达89％以上,容积COD去除率11.76g/(L.d),容积沼气产率4.06L／（L.d),试验证实,采用常温USASB工艺是可行的。     

果蔬废弃物与剩余污泥协同厌氧消化特性研究

为了提升污泥的厌氧消化效率,文章从改善原料碳氮比入手,在温度为35℃,挥发性固体(VS)浓度为4%条件下,将果蔬废弃物与污泥按不同VS比例复配,并进行协同厌氧消化产甲烷潜力实验。实验结果表明:在厌氧消化过程中,不同配比实验组的pH值、氨氮浓度和挥发性脂肪酸浓度均在适宜的范围内;不同配比实验组的累积产甲烷量由高到低依次为6∶4,5∶5,4∶6,3∶7,8∶2,7∶3,2∶8,1∶9和9∶1,其分别比纯污泥组提高了516%,485%,430%,360%,335%,330%,290%,144%和-64%。通过Gomperzt修正方程拟合发现,果蔬废弃物与污泥协同厌氧消化的最佳VS配比为6∶4,此时体系的单位VS理论甲烷产率和单位VS最大甲烷日产量分别为114.05mL/g和14.61 mL/(g·d),分别比纯污泥组提高了422%和353%。     

餐厨垃圾厌氧消化接种物驯化过程中微生物群落多样性的变化

为研究不同浓度磷酸盐和不同投料密度对餐厨垃圾厌氧消化接种物驯化过程中微生物群落多样性变化的影响,在中温(35±1℃)条件下,分别添加磷酸盐680,1 360,2 720 mg/L,每天分别投料0.5,1.0 g和2.0 g餐厨垃圾驯化接种物,采用Illumina高通量测序技术研究不同驯化阶段的微生物多样性。结果表明:通过投加磷酸盐和餐厨垃圾驯化接种物可以提高接种物中微生物群落多样性,且有助于形成适应降解餐厨垃圾的微生物群落。微生物群落多样性随着驯化过程逐渐地改变,磷酸盐的浓度和餐厨垃圾的投料密度可显著影响微生物群落多样性,其中投加1 360 mg/L的磷酸二氢钾,且每天投料1.0 g,驯化到第8~16 d时,接种物能维持系统稳定,且含有相对高的微生物多样性。     

蔬菜废弃物-污泥基活性炭的制备及其正交优化试验

选取5种蔬菜废弃物分别与市政污泥混合制备污泥基活性炭,以活性炭得率(P)、碘吸附值(Ivaule)和比表面积(SBET)为评价指标,优选出包菜-污泥组合作为研究对象,其碘吸附值和比表面积均最大,分别为475.19 mg/g和752.455 m~3/g,活性炭得率为39.49%。建立L_(16)(4~5)正交表,以活性炭得率、碘吸附值及比表面积为评价指标,确定活性炭的最佳制备工艺参数:ZnCl_2浓度为2.0 mol/L,浸渍比为1∶2,活化时间为0.5 h,活化温度为500℃。通过方差分析可知,活化温度对活性炭碘吸附值和比表面积有显著影响。     

SBBR法厌氧氨氧化的快速启动

采用92%的剩余污泥和8%的厌氧氨氧化颗粒污泥的混合接种策略,研究了序批式生物膜反应器(SBBR)厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺的快速启动。通过提高进水基质负荷和缩短水力停留时间(HRT)等首段,并在不除氧的条件下,经64 d实现了ANAMMOX的快速启动。稳定运行期间,NH₄⁺-N、NO₂^--N和TN去除率分别达到87%、99%和85.6%,总氮去除负荷高达1.49 kg/(m³·d),并且活性仍有提升的空间。研究发现,接种含有少量厌氧氨氧化菌(AnAOB)颗粒污泥的混合污泥能实现AnAOB的快速富集和ANAMMOX的快速启动。