铁刨花投量对餐厨垃圾和污泥协同厌氧消化的影响

餐厨垃圾和城市污泥是两种不同来源的有机固废,为提高这两种有机固废的协同厌氧消化效率,添加了来自机械加工厂的废弃物铁刨花,考察其对有机固废厌氧消化产甲烷和产气量的影响。结果表明:随着铁刨花投加量的增大,进入稳定产甲烷阶段所需时间缩短。当铁刨花投加量为25 g/L时,最高甲烷浓度、最高日产气量、累积产气量比对照组分别提高了33%、74%、120%,氨氮浓度在第15天比对照组降低了21%。在原有消化条件下,投加适量铁刨花有助于提高产气效果,增强系统运行的稳定性。     

铁系导电介质粒度对剩余污泥厌氧消化效能的影响

剩余污泥厌氧消化存在周期长、效率较低等问题，而铁系导电介质可通过促进种间电子传递来提高厌氧消化效能。为此，分别以零价铁粉和磁铁矿为导电介质，考察了不同粒度的导电介质对污泥厌氧消化效能的影响。结果表明，铁粉和磁铁矿的粒度变化对污泥厌氧消化效能的影响较大，而且两种导电介质促进厌氧消化的途径不同：磁铁矿可促进水解酸化过程，提供更多的产甲烷底物；而铁粉会加快水解酸化产物的消耗，从而促进产甲烷过程。随着铁粉和磁铁矿粒度的减小，沼气产量呈增加趋势，当粒度为400目时沼气产量分别达到了457.8、447.6 mL/gVSS，比空白组分别提高了16.8%、14.2%，甲烷含量比空白组分别提高了5.7%、4.4%；同时，有机物降解率的提升效果明显，有利于污泥减量化。另外，铁粉组和磁铁矿组污泥上清液的电导率比空白组有较大提升，这有利于微生物种群间电子传递效率的提升；污泥表面扫描电镜分析表明，铁粉和磁铁矿与微生物团聚紧密，可提高直接种间电子传递效率；微生物测序分析表明，铁粉和磁铁矿可以促进微生物种群多样化，在磁铁矿组Firmicutes得到富集，对水解酸化过程产生促进作用，而在铁粉组，随着铁粉粒度的减小，M...     

药剂联合高温对低有机质污泥水解促进研究

厌氧消化是实现污泥稳定和能源回收的主要途径之一。我国南方地区污水处理厂广泛采用生物营养物去除工艺,普遍存在进水有机物含量低的问题,导致污泥有机质含量也偏低(VS/TS<0.6)。针对南方典型低有机质污泥,在120℃、0.5 h条件下分别投加NaOH、Ca(OH)₂和CaCl₂进行联合高温热水解预处理后,进行中温厌氧消化。结果表明,投加药剂联合高温热水解促进了溶解性有机碳(SOC)、可溶糖、可溶性蛋白质的溶出,进而提高了累积产甲烷量。在高温热水解预处理过程中,药剂对有机物的溶出效果为NaOH>Ca(OH)₂>CaCl₂。在后续厌氧消化过程中,由于CaCl₂可提高SCOD中碳水化合物占比,投加CaCl₂联合高温热水解后总化学需氧量(TCOD)和总糖降解效果明显,TCOD降解量为25 326 mg/L且总糖降解量在TCOD降解量中占比最高(87.7%),因而3种药剂中CaCl₂的累积产甲烷量最高(183.1 mL/gVS)...     

镍对餐厨垃圾厌氧消化中挥发酸降解的影响

针对高浓度有机废物厌氧消化过程中易发生反应器酸化问题,通过投加镍(Ni~(2+))来强化挥发性脂肪酸(VFAs)降解,考察镍强化VFAs降解和产生物气的效果。试验结果表明,当镍投加量为0.5 mg/kg TS时,反应11 h后,VFAs浓度降低至80.9 mg/L,生物气产量明显升高。长期连续试验发现,在反应器中积累90 d的VFAs可在投加Ni~(2+)后的10 d内完全降解,系统稳定后的平均生物产气速率达到0.548 m~3/(kg VS·d)。对古细菌群落结构和VFAs组成结构的分析表明,投加Ni~(2+)以后Methanosarcina和Methanosaeta所占比例分别从25.5%和28.8%升高至30.3%和32.6%,促进了VFAs中乙酸和丙酸的降解。     

聚季胺物对厌氧污泥特性的影响研究

通过对聚季胺物的生物化学甲烷势(BMP)和厌氧微生物在不同聚季胺物浓度下的毒性测定(ATA)，评价了聚季胺物的厌氧生物可降解程度，对比了不同聚季胺物浓度对厌氧微生物的比产甲烷活性(SMA)和沉降性能(SVI)的影响。试验结果表明：聚季胺物适宜作为厌氧微生物自身固定化的促进剂，建议采用间隔9～10d的多次投加方式，厌氧反应器中聚季胺物浓度为10～20mg／L，聚季胺物与厌氧接种污泥的质量比≤3．2。     

铝离子浓度对厌氧处理城市污水混凝污泥的影响

通过实验室小试,考察了城市污水经混凝处理所产污泥的厌氧消化性能.结果表明,与单独采用聚合氯化铝混凝的初沉污泥和剩余污泥相比,经聚合氯化铝与聚丙烯酰胺联合混凝的污泥,其厌氧消化性能更理想.通过产甲烷毒性试验、毒性驯化与毒性恢复试验,可以推断混凝剂中铝离子对甲烷菌产甲烷活性的影响类别为代谢毒素类;铝离子对产甲烷菌的50%活性抑制浓度为0.4 mg/L,相当于聚合氯化铝的投加量为40～60 mg/L.建议采用聚丙烯酰胺类絮凝剂与铝类混凝剂联合处理的方法来降低铝的用量,以提高混凝污泥后续处理的效率.     

温度对CSTR-EGSB两段式厌氧反应器的影响

针对沼气工程（尤其是北方低温地区）产气效能和运行稳定性对温度条件的耐受十分脆弱的问题，采用连续搅拌釜-厌氧膨胀床（CSTR-EGSB）两段式厌氧反应器，以牛粪和水稻秸秆为底物，分别对不同温度条件下的产酸和产甲烷效能进行了评估。结果表明，CSTR产酸反应器中SCOD浓度、pH、总氨氮（TAN）浓度等指标在25～35℃范围内随温度变化的差异较大；当温度由35℃降至25℃时，乙酸占总挥发性脂肪酸（VFAs）的比例由62.9%～70.5%降至46.3%～59.4%。EGSB产甲烷反应器在温度降至15℃时，仍有127.33 mL/（L·d）的沼气容积产率、33.3%的甲烷占比和32.3%的TCOD去除率。高通量测序结果表明，Methanomicrobiaceae（甲烷微菌科）可能在低温产甲烷过程中发挥了重要作用。低温下乙酸生成受限、丙酸积累加剧可能是导致沼气工程产甲烷效率较低的原因之一，可深度开发基于Methanomicrobiaceae和Euryarchaeota＿unclassified的抗低温型产甲烷菌剂。     

厌氧同时反硝化产甲烷工艺的应用及进展

厌氧同时反硝化产甲烷工艺能够充分利用废水中的有机碳源,在实现生物脱氮的同时产生甲烷,其关键是如何减小或消除硝态氮（NO^- -N）对产甲烷茵的抑制作用。目前,解决该问题的主要手段有培养同时反硝化产甲烷颗粒污泥和生物膜等方法。研究表明,厌氧同时反硝化产甲烷反应器串联好氧硝化反应器（SDMR—ANR）系统,适于处理早期的垃圾渗滤液、屠宰废水等含高浓度有机物和高NH4＋ -N的废水,其中进水COD／N03- -N和好氧反应器出水回流比是影响其运行效果的关键因素。此外,还介绍了厌氧同时反硝化产甲烷工艺的微生物种群结构及进一步的功能扩展。     

微量元素对ABR发酵产氢产甲烷的影响

为构建厌氧折流板反应器(ABR)发酵联合产氢产甲烷系统,考察了微量元素对ABR系统前端格室发酵产氢、后端格室发酵产甲烷的影响。在进水COD为6 000 mg/L、碱度为1 900 mg/L的条件下,当未投加微量元素时,系统对COD的去除率为51%,产氢能力为0.46 m3/(m3.d),产甲烷能力为0.68 m3/(m3.d),四格室的厌氧污泥脱氢酶活性均较低;而在相同运行条件下,当投加微量元素后,系统对COD的去除率提高到62%以上,产氢能力为0.37 m3/(m3.d),产甲烷能力达到1.66 m3/(m3.d)。研究表明,投加微量元素可有效刺激ABR发酵联合产氢产甲烷系统中厌氧污泥的活性,由于ABR中产甲烷菌等耗氢菌群活性的增强导致发酵产氢作用受到抑制,但产甲烷活性的进一步增强,使系统的处理效能得到明显提高。     

有机垃圾厌氧消化系统失稳预警指标的研究进展

厌氧消化作为一种符合生态原理的生物处理技术,将环境保护和能源回收有机地结合在一起。它是多种厌氧微生物共同参与、分阶段有序进行的复杂串联代谢过程;其中产甲烷菌对环境最敏感、代谢速率最慢,产甲烷阶段往往是厌氧消化系统的瓶颈;水解酸化与产甲烷两阶段不能较好地匹配,极易受到抑制。现有常规工艺运行监控指标(如pH值、碱度、挥发性脂肪酸浓度、沼气产率以及沼气成分等)对厌氧消化系统运行状况的指示性相对迟缓、滞后,因而厌氧消化稳定性早期警示物的研究受到世界各国的广泛关注。目前厌氧消化系统失稳预警指标主要基于中间代谢产物、关键代谢调控物以及厌氧系统内生物体的变化等三方面的研究,但还没有一种公认的厌氧消化系统失稳预警指标。在系统分析现有厌氧系统失稳预警指标优缺点的基础上,从理论上提出了基于"厌氧生物系统微生物菌落变化、基质代谢途径调控以及中间代谢产物分析"的多方位预警响应指标体系的综合评价方法,并指出表征厌氧消化过程的生物体特性及关键微生物群落变化的指标,应是今后厌氧消化系统失稳预警指标努力的方向。     

热水解+厌氧消化处理市政污泥示范工程

某市政污泥处理示范工程处理规模为5 t/d,采用热水解+厌氧消化工艺。近一年的稳定运行表明,厌氧消化过程的甲烷产量约6 m~3/d,甲烷最高产率可达353 L/kgVS,污泥中有机质降解率为29. 68%,TOC降解率为21. 7%,能较好地实现污泥的稳定化与资源化。     

固定化酶酸化反应器/UASB处理黄浆废水的研究

针对现有两相厌氧反应器微生物易流失以及单方面延长酸化相的停留时间导致的过酸化影响后续甲烷化过程的现象，开发了一套新型两相厌氧处理系统，其酸化相是采用大孔树脂固定化酶作生物载体的水解酸化反应器，产甲烷相则是接种了经长期驯化培养的高温厌氧污泥的UASB。采用该装置处理玉米加工过程中产生的富含蛋白质废水（黄浆废水），考察了进水COD浓度和负荷、C／N值等因素对系统处理效能的影响。结果表明：该装置运行稳定，在低C／N值和低负荷条件下，酸化相的酸化率（VFA／COD）即可达30％以上，其出水pH值稳定在6．7～7．0；产甲烷相对COD的去除率为91．3％，进水C／N值对产甲烷相去除COD有明显影响。     

高温微好氧与厌氧结合工艺的污泥稳定化及产气效果

为资源化处理城市污泥,开发了新型高温微好氧与中温厌氧消化联合工艺(TAD/MAD工艺)。采用该工艺在不同运行参数(污泥停留时间、高温好氧消化温度和进泥浓度)条件下对污泥消化24 d,考察污泥稳定化和产甲烷的效果,并与全程中温厌氧消化工艺和高温微好氧工艺进行对比。结果表明,在55℃高温微好氧消化的停留时间为2 d、35℃中温厌氧消化的停留时间为22 d以及进泥浓度为7.1%条件下,TAD/MAD工艺对VSS的去除率最高、产甲烷量最多。在上述条件下,第24天对VSS的去除率达到42.2%,累积甲烷产量为116.6 m L/g VSS。与全程MAD工艺相比,TAD/MAD工艺具有产气延续性长、累积产甲烷量多、VSS去除率高、达到污泥稳定化时间短的优点,是有效的资源化利用工艺。     

臭氧-生物活性炭与单独活性炭工艺处理效果比较

为有效去除水中有机物,明确是否应在活性炭前投加臭氧,比较了臭氧-生物活性炭（O3-BAC）和单独活性炭（GAC）过滤对CODMn、UV254和TOC的去除效果以及两套系统对提高水质生物稳定性的作用.研究发现,O3-BAC对CODMn、UV254和TOC的平均去除率比GAC分别高10.3%、11.1%、7.1%,对AOC的去除率＞80%,出水AOC浓度为25.9～46.4μg乙酸碳/L,属生物稳定性水质;单独GAC柱对AOC的去除率在40%左右,出水AOC浓度为85.8～117.6μg乙酸碳/L,有时不能满足水质生物稳定性的要求.可见在活性炭前投加臭氧,可以强化活性炭对有机物的去除作用,延长活性炭的使用周期,增强活性炭滤池的生物降解能力.     

臭氧氧化/厌氧消化工艺处理CEPT污泥的研究

上海市白龙港污水处理厂采用化学一级强化处理工艺（CEPT），污泥产量大且稳定性差，直接脱水填埋很难满足有关环保要求，因此对其进行稳定化和减量化研究是污泥处理、处置工作的重中之重。为此，开展了臭氧氧化／厌氧消化工艺处理该类污泥的中试研究。结果表明，当臭氧投量为0．08kg／kgDS、臭氧氧化污泥量占进泥量的比例为67％、污泥投配率为5％时，臭氧氧化对厌氧消化的促进作用比较明显，对有机物的降解率较单纯厌氧消化的高约6．3％，产气量增加了近20．1％。此外，投加臭氧还能改善污泥的脱水性能，并减少了脱水时助凝剂的投量。     

羟基氧化铁强化低C/N废水生物反硝化脱氮研究

针对处理低C/N废水过程中传统生物反硝化效率低的技术难题，在活性污泥反硝化系统中投加羟基氧化铁，研究羟基氧化铁对C/N逐渐降低废水反硝化效率的影响。结果表明，在C/N为10、7.5时，羟基氧化铁对硝态氮去除率的影响不明显；当C/N为5、2.5时，投加羟基氧化铁可使硝态氮去除率分别提高16.38%和15.76%，同时加快了系统对反硝化中间产物亚硝态氮的去除。另外，投加羟基氧化铁还促进了胞外聚合物（EPS）中蛋白质（PN）和多糖（PS）的分泌，降低了传统反硝化亚硝酸还原酶（NIR）的活性。羟基氧化铁可以改变微生物的群落结构，使系统能够富集Uncultured＿bacterium＿f＿Gemmatimonadaceae和Neochlamydia等脱氮菌，诱导发生硝酸盐型厌氧亚铁氧化，实现传统反硝化和硝酸盐型厌氧亚铁氧化协同去除硝态氮。     

外源酶强化秸秆污泥混合厌氧消化条件优化

为研究不同外源酶对中温(35℃)混合厌氧消化过程的影响,以秸秆污泥混合物(质量比为1∶2)作为底物,在最优投加量下将蛋白酶与纤维素酶按1∶1、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1等5组投加比设置实验,分析各组产气量、甲烷含量、发酵过程氨氮含量以及多糖、蛋白质、挥发性脂肪酸(VFAs)的含量和酶活的变化情况。结果表明,中性蛋白酶∶纤维素酶为1∶2的酶配比甲烷产量最大,为373.05 m L,TS和VS去除率分别达到10%和43.5%,且无VFAs积累,可以作为秸秆污泥混合厌氧消化最佳外源酶投加量。通过HPLC对多酶联合反应消化液进行测定,发现厌氧消化产物中高分子物质主要是生物聚合物和高分子质量腐殖酸。     

污泥中温厌氧消化最佳温度及改善机理分析

我国市政污泥的中温厌氧消化普遍存在有机物降解率低、消化速率慢及沼气产量少等不足。为改善这种现状,基于天津某污泥处理设施的泥质和运行工况,通过小试、中试和生产性试验,考察了反应温度对污泥消化过程中产气量的影响,并对提高温度促进厌氧消化的机理进行了分析。结果表明,在40℃和45℃下生物产甲烷势(BMP)较35℃分别提高了28.4%和37.5%;在200 L中试水平上,稳定期40℃日均产气量比35℃增加25.5%,两种温度下沼气中的甲烷含量基本相当;生产罐反应温度升至40℃后,绝干有机物产甲烷量较往年同期提升近40%。40℃下污泥厌氧消化的溶解速率、水解速率和酸化速率分别较35℃提高73.3%、50.0%和34.7%,为后续的甲烷化提供了充足的底物。没有接受过温度驯化的污泥,40℃和35℃的甲烷生成速率几乎相当,而对于经过40℃驯化半年的污泥而言,不仅甲烷生成速率比35℃快20.5%,而且甲烷产量高12.2%。与其他厌氧消化改良工艺相比,该方法低廉、绿色与高效,具有推广应用价值。     

草本植物促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的研究

提出了一种提高污泥厌氧发酵产酸和产甲烷的新方法,即向污泥发酵系统中投加草本植物。试验结果表明,当污泥和草本植物混合比为1∶2(以总固体计算)时,短链挥发性脂肪酸和甲烷产量最佳。同时,超声预处理可以进一步提高混合发酵的甲烷含量,且最佳超声能量密度为1.0 k W/L。反应机理表明,超声预处理能够促进混合发酵体系中蛋白质、纤维素、半纤维素和木质素的转化。另外,在两段式厌氧发酵过程中验证了超声预处理污泥和草本植物厌氧产甲烷的可行性,最大甲烷产量为112.6 L/(m~3·d),明显高于污泥和草本植物单独消化时的甲烷产量。     

EM和MCMP对粪便污泥厌氧消化产气特性的影响

以化粪池粪便污泥为研究对象,采用中温(35℃)厌氧消化,研究分别投加0.005%～1.00%的有效微生物(EM)和多功能复合微生物制剂(MCMP)对粪便污泥厌氧消化产气速率、累积产气量以及消化体系中NH4+-N和pH值的影响。结果表明:投加0.005%～1.00%的外源EM和MCMP均有利于粪便污泥厌氧消化产气量的增加;至第20天厌氧消化结束,E1～E6的产气速率和累积产气量分别比对照(CK)的高约(60.96%～215.13%)和(60.74%～214.70%);M1～M6的产气速率和累积产气量比CK的高约(50.99%～255.31%)和(50.78%～254.82%);两试验组分别以投加0.10%的EM和0.05%的MCMP的产气速率和累积产气量为最高。两试验组的氨氮含量均低于文献报道的抑制浓度(2 000 mg/L),且其pH值也基本介于产酸细菌和产甲烷菌共存所要求的pH值范围(7.0～7.6)。