厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液在高负荷下的连续运行性能研究

为解决常规厌氧工艺在处理垃圾渗滤液的运行过程中存在微生物流失和出水水质较差等问题,考察了浸没式平板厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液的运行性能。以垃圾填埋场新鲜渗滤液为研究对象,在中温(37±1)℃条件下进行连续厌氧消化试验,容积负荷为9.5 kg_COD/(m³·d),反应器运行67 d。实验表明,在水力停留时间为10 d的条件下,甲烷产率为217 mL/g_COD,化学需氧量(COD)平均去除率达88.7%,出水总挥发性脂肪酸为230 mg/L,pH稳定在7.83～8.19,系统具有良好的稳定性。膜通量设定为5 L/(m²·h)时,实验结束时未发生明显的膜污染,跨膜压差由2.6 kPa增长至4.1 kPa,系统运行良好。实验结果表明在处理垃圾渗滤液时,厌氧膜生物反应器可以在高负荷条件下稳定运行,膜在连续运行下的抗污染能力较好。     

有机垃圾高温厌氧消化中试验研究

采用高温厌氧消化处理方法对城市生活有机垃圾进行了中试试验研究.其有机垃圾产气量73.4m3/t,产气速率0.52m3/m3.d,COD去除率48.8%.结果表明,高温厌氧消化处理是城市生活有机垃圾较好的处理方式之一.有机垃圾不仅可以得到处理,最大限度地减少其污染环境;同时,还可以产生一定的经济效益和巨大的环境效益.这种垃圾处理方式值得应用和推广.     

添加垃圾渗滤液对厨余垃圾厌氧发酵产氢的影响

以厨余垃圾和垃圾渗滤液为原料,考察了垃圾渗滤液的不同添加量对厌氧消化稳定性及产氢气性能的影响。结果表明,在厨余垃圾中添加少量的垃圾渗滤液能缩短厌氧消化的延滞期而不影响其消化及产气性能,垃圾渗滤液浓度越高则越容易形成氨抑制,严重影响厌氧消化作用的进行。在40 g厨余原料中添加100 g垃圾渗滤液,其厌氧消化延滞期为6 h,氢气含量稳定在50%,最大产氢气速率为4.8 mL/(h.g),最终氢气产量为48.37 mL/g;添加200~500 g垃圾渗滤液均形成氨抑制,严重影响产气性能,产气速率均低于2.5 mL/(h.g),最终产气量为16~30 mL/g。     

膜系统处理垃圾渗滤液的应用分析

物料膜作为渗滤液膜生化处理系统的最主要组成元件,直接影响垃圾渗滤液处理效果。以南方某填埋场垃圾渗滤处理系统中的膜系统为例,简要对其运行工况以及性能进行分析,以期为后续处理或类似工程案例建设提供参考。     

好氧预处理对沈阳市城市生物有机垃圾厌氧消化的影响

以沈阳市生物有机垃圾和秸秆（质量比10：1）为原料,先对物料进行为期一周的好氧堆肥,然后进行50d的中温（37℃）厌氧消化;为进行实验对照,未处理的原料直接进行厌氧消化。实验结果表明：消化初期,预处理物料的pH值高于未处理的物料;两者所产沼气的甲烷平均含量相同,均为65．2％（v／v）;在厌氧消化的前30d内．预处理物料的产气速度比未处理物料的产气速度快了近10％;两者的挥发性有机物生物降解率非常相似,预处理约为59．6％,未处理为60％。     

垃圾渗滤液处理技术应用实例

结合工程实例,通过对“预处理+厌氧+膜生物反应器(MBR)+纳滤(NF)+反渗透(RO)”工艺系统及其处理效果进行研究分析,以促进该工艺在垃圾焚烧发电厂渗滤液处理领域的推广.     

生物反应器填埋场处理渗滤液的效能及产能特性研究

选用新型生物反应器填埋场(由卫生填埋场和产甲烷反应器组成),进行了渗滤液处理效能及产能特性研究。结果表明:新型生物反应器填埋场有助于渗滤液中有机物进行分相降解,在渗滤液的净化和填埋场垃圾的稳定化上优于渗滤液直接循环的填埋场。产甲烷反应器处理垃圾渗滤液时,在进水的VFA浓度大于3000mg/L条件下,CODCr去除率76%～94%;容积CODCr去除率0 88～4 85g/(L·d);容积沼气产率0 5～2 85L/(L·d)。     

有机垃圾组分中温厌氧消化产甲烷动力学研究

以土豆、生菜、瘦肉和花生油为原料,采用批式中温厌氧消化产甲烷实验,研究了城市生活有机垃圾中淀粉类、纤维素类、蛋白质类和脂类4种典型组分的厌氧消化产甲烷特性。利用修正Gompertz方程对累积产甲烷量进行拟合,并对厌氧降解过程用一级动力学进行分析。结果表明:土豆、生菜、瘦肉和花生油的最终甲烷产量为260.1、145.7、258.4和757.2mL·gVS~(-1),延滞期分别为0、1.3、1.6和13.1d,累积甲烷产量达到最终甲烷产量80%所需的时间分别为7.2、9.6、8.1和59.7d,可生物降解度分别为74%、31%、51%和85%。从厌氧消化过程中液相的挥发性脂肪酸浓度和气相的氢气浓度以及pH监测结果表明,所有厌氧消化过程均没有中间产物的积累,适合一级动力学方程。土豆、生菜、瘦肉和花生油的厌氧降解速率常数分别为0.183、0.147、0.190和0.020d~(-1)。     

浅谈矿化垃圾生物反应床处理垃圾渗滤液

矿化垃圾生物反应床是近年发展起来的垃圾渗滤液处理新技术,该技术以废治废,充分体现了循环经济的理念,且运行简单、费用低、抗冲击负荷性能优越。结合国内应用实例显示了其处理效果,其结构和功能决定了其在垃圾渗滤液处理上的优势。     

基于主成分分析优化BP神经网络模型的厌氧膜生物反应器膜污染预测*

膜污染是厌氧膜生物反应器运行中不可避免的问题,制约了工艺技术的推广应用,分析膜污染的形成过程是控制膜污染的重要内容。基于主成分分析（PCA）和反向传播神经网络（BPNN）的理论,提出了一种采用主成分分析优化BP神经网络的膜污染预测模型。以反应器连续运行试验数据为样本,利用相关性分析确定模型的输入变量,并基于输入变量间存在信息重叠问题,采用主成分分析法对输入因素进行降维处理,提取贡献率为70.4%的第一主成分和贡献率为17.7%的第二主成分作为输入特征。结合模型的贡献度分析和主成分分析发现,反应器内的污泥浓度是膜污染影响因素中最主要的特征变量,贡献度为34.9%。对比分析优化模型和单一模型的预测结果,发现PCA-BPNN模型的拟合效果更好,平均相对误差仅为3.8%,可用于膜污染分析研究,为后续研究提供参考。     

垃圾焚烧厂渗滤液厌氧处理的研究进展

焚烧是垃圾处理的主要方式,垃圾堆放贮存过程中产生的渗滤液具有高化学需氧量、高悬浮性固体和高盐分等特点,处理难度大,成本较高。厌氧消化是渗滤液处理的重要工艺,文中汇总了5种主流的厌氧工艺在垃圾焚烧厂渗滤液处理中的研究进展,分析了上流式厌氧污泥床（UASB）、膨胀颗粒污泥床（EGSB）和厌氧膜生物反应器（AnMBR）等工艺在处理垃圾渗滤液中的技术特点,探究了这些工艺的各种影响因素。针对碳酸钙沉淀导致管道堵塞,硫酸盐抑制微生物活性导致沼气产量下降,悬浮物浓度过高导致污泥流失等问题进行了分析。在文献分析的基础上,提出了厌氧工艺在垃圾焚烧厂渗滤液处理中的发展趋势,为工艺研究和技术开发提供新思路。     

餐厨垃圾高温厌氧消化连续运行性能：有机物转化效率、发酵稳定性与代谢活性

在高温(50±1)℃条件下处理实际工程的餐厨垃圾,采用全混式厌氧反应器（CSTR）进行了80d的连续试验。试验以水力停留时间（HRT）20 d启动,HRT 15 d连续运行,研究了反应器启动和运行期间的发酵特性,解析了餐厨垃圾厌氧消化运行稳定性和代谢活性。试验结果表明,在HRT 15 d、有机负荷（OLR）为7.3 kgCOD/(m3·d)的条件下,容积产甲烷率为2.2L/(L·d),挥发性固体（VS）的甲烷产率达到480L/kgVS左右,有机物转化率约为95%。批次试验表明,高温产甲烷菌代谢乙酸能力较强,在适宜pH下可承受10000mg/L的乙酸浓度。餐厨垃圾的高温降解速率快,10 d达到90%的产气,有承受更高负荷的可能。系统pH稳定在7.6～7.7,总氨氮和自由氨浓度低于抑制水平。研究结果表明,餐厨垃圾的高温厌氧消化可实现较高的产气潜力和有机物去除率,系统稳定性好且有机物转化效率高,具有应用于工程高温餐厨垃圾厌氧处理的潜力。     

Anaerobic digestion of molasses by means of a vibrating and non-vibrating submerged anaerobic membrane bioreactor

Bio-refineries produce large volumes of waste streams with high organic content, which are potentially interesting for further processing. Anaerobic digestion (AD) can be a key technology for treatment of these sidestreams, such as molasses. However, the high concentration of salts in molasses can cause inhibition of methanogenesis. In this research, concentrated and diluted molasses were subjected to biomethanation in two types of submerged anaerobic membrane bioreactors (AnMBRs): one with biogas recirculation and one with a vibrating membrane. Both reactors were compared in terms of methane production and membrane fouling. Biogas recirculation seemed to be a good way to avoid membrane fouling, while the trans membrane pressures in the vibrating MBR increased over time, due to cake layer formation and the absence of a mixing system. Stable methane production, up to 2.05 L L⁻¹ d⁻¹ and a concomitant COD removal of 94.4%, was obtained only when diluted molasses were used, since concentrated molasses caused a decrease in methane production and an increase in volatile fatty acids (VFA), indicating an inhibiting effect of concentrated molasses on AD. Real-time PCR results revealed a clear dominance of Methanosaetaceae over Methanosarcinaceae as the main acetoclastic methanogens in both AnMBRs.     

不同预处理方式对芒萁、商陆厌氧消化性能的影响

采用酸（1.5% H₂SO₄）、碱（2% NaOH）、水热（180℃）三种方式分别对芒萁、商陆进行预处理,考查不同预处理方式对芒萁、商陆厌氧消化性能的影响。结果表明：不同预处理方式对原料木质素去除效果不同,去除率大小依次为碱处理 > 酸处理 > 水热处理,其中碱处理条件下芒萁木质素去除率为52.84%,商陆为48.62%。碱处理条件下原料甲烷产率亦最高,分别为芒萁134.62 mL/g VS、商陆260.40 mL/g VS,相比未处理分别提升53.62%、79.38%;稀酸和水热处理条件下芒萁木质素去除率较低,分别为23.61%、4.52%,商陆则分别为31.68%、5.67%。另外,稀酸和水热处理对芒萁产甲烷也有较好的提升作用,相比未处理分别提升33.08%、38.62%,但对商陆产甲烷并没有明显的改善作用（酸处理仅提升7.83%、水热处理降低3.42%）。相比酸处理和水热处理,碱处理具有更好的预处理效果,商陆比芒萁具有更好的产甲烷潜力。     

污水处理场MBR膜通量下降原因及缓解措施

中国石化海南炼油化工有限公司的污水处理场采用了MBR工艺处理其炼油污水,设计处理能力为450m3/h.进入2008年以后,MBR膜在运行中出现膜通量下降较快的问题,造成实际生产能力不到设计值的1/2.通过分析,造成膜通量下降的原因为:系统中污泥龄较长,污泥颗粒细小,沉降性能差,容易形成生物黏泥;进水油含量超标以及吹扫风带油,造成油类污染;反洗频次较高,而且反洗水质得不到保证;系统膜组件的抖动风设计不合理,风量供应不均,风孔有堵塞现象;现场操作不当,导致膜丝间积存大量活性污泥,缠裹膜丝.采取了有针对性的措施:缩短污泥龄,降低活性污泥对膜的粘附性;调整清洗方案及药剂,采用1％氢氧化钠和0.3％次氯酸钠对膜件进行离线化学清洗;提高膜区风量,改进膜件底部的布气设施;优化工艺操作,控制进水油含量和吹扫风带油;加强溶气浮选的运行控制以及现场操作.措施实施后,MBR系统处理量由2006～2009年的180～220m3/h提高到2012年的140～160m3/h,跨膜压差控制在35～55kPa,膜通量的下降幅度远远低于前措施实施前,出水水质保持稳定.     

悬浮澄清池-预涂动态膜错流过滤系统除浊效果及过滤机制研究

利用悬浮澄清池-预涂动态膜错流过滤系统处理淮河原水,考察其除浊效果及稳定性,同时对预涂动态膜错流过滤模型进行探讨。结果表明,悬浮澄清池-预涂动态膜错流过滤系统对浊度的总去除率可达99%以上,出水浊度0.2NTU以下;预涂剂为30g粉末活性炭和75g硅藻土并投加一定量聚铝进行二次混凝时,预涂动态膜错流过滤过程可用标准过滤模型描述,说明动态膜透水孔隙的堵塞可归结为颗粒在膜孔隙中的吸附、架桥等作用。研究结果为减少水浊度提供了新方法。     

Anaerobic digestion of skim latex serum (SLS) for hydrogen and methane production using a two-stage process in a series of up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor

A series of up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors operated under thermophilic conditions was used to investigate the two-stage anaerobic process for continuous hydrogen and methane production from skim latex serum (SLS). The first reactor for producing hydrogen was operated by feeding 38 g-VS/L-SLS at various hydraulic retention times (HRTs) of 60, 48, 36, and 24 h. The optimum hydrogen production yield of 2.25 ± 0.09 L-H₂/L-SLS was achieved at a 36 h HRT. Meanwhile, the effluents containing mainly with acetate was fed to the second UASB reactor for methane production at 9-day HRT and could be converted to methane with the production yield of 6.41 ± 0.52 L-CH₄/L-SLS. The efficiency of organic matters removal obtained from this two-stage process was 62%. The present study shows high value fuel gases in a form of hydrogen and methane can be potentially generated by using a continuous two-stage anaerobic process, in which available organic matters is simultaneously degraded.     

Leachate valorization in anaerobic biosystems: Towards the realization of waste-to-energy concept via biohydrogen,biogas and bioelectrochemical processes

Leachate generated in landfills is considered as a hazardous waste stream due to its composition and needs adequate treatment for environmental protection purposes. Nonetheless, a contemporary technology should not only be able to deal with its degradation, but at the same time, recover energy in various forms. Such valorization approaches with priority on these dual-aims are potentially those that rely on anaerobic biosystems. In the literature, processes considered on that matter include fermentative, digestive and bioelectrochemical set-ups to deliver energy-carriers such as biohydrogen (DF), biogas (AD) and electricity (BES), respectively. Moreover, to enhance the global efficiency of leachate utilization, it has been recently trending to develop integrated options by combining these systems (DF, AD, BES) into a cascade scheme. In this review, it is intended to give an insight to the research activities realized in these fields and show possible directions towards the better exploitation of leachate feedstock under anaerobic conditions.