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。     

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。     

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。     

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。     

短程硝化污泥工业化培养方法探究

该文研究了短程硝化污泥工业化培养富集方法。实验采用工业级生物反应器,通过24 h的游离氨抑制启动和定性运行筛选,进行培养。研究结果表明：产出污泥的亚硝酸盐氮积累率维持在89%,比氨氧化速率为20.30 mg/(g·h),最佳培养启动浓度为3 000 mg/L～3 500 mg/L,反应器稳定产泥量为0.18 kg/(m³·d);污泥生物群落变化表明较短时间可实现目标菌的筛选。证明了该工业化培养新方法的可行性。     

OLR对UASB运行特性的影响及丙酸氧化菌群的演替

考察有机负荷率(OLR)的提高对升流式厌氧污泥床(UASB)反应器运行特性及丙酸氧化菌群的影响。结果表明,OLR由6 kg COD/(m3·d)逐步提高到54 kg COD/(m3·d)时,UASB的COD去除率可保持在92%以上,厌氧污泥的比产甲烷速率和比COD去除速率分别由130 L CH4/(kg VSS·d)和0.3 kg COD/(kg VSS·d)提高到827 L CH4/(kg VSS·d)和1.8 kg COD/(kg VSS·d)。随着OLR的逐步提高,系统中丙酸氧化菌群发生明显演替,其中,具有较低比生长速率(μ)和最大比降解速率(Umax)的Syntrophobacter wolinii和Pelotomaculum propionicicum被先后淘汰,而具有较高μ、Umax的P.schinkii逐渐成为系统的优势菌,具有较高μ、Umax的丙酸氧化菌的逐步富集可显著提高系统降解丙酸的能力,促进产甲烷菌群的增殖和代谢,使系统的整体处理效能得到显著提升。     

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。     

抗生素对猪场废水厌氧生物处理的影响

研究了阿莫西林对猪场废水厌氧生物处理的影响.试验结果表明,厌氧活性污泥降解模拟废水的最大甲烷产生速率为614mL/(L·d),饱和常数为3236mg COD/L;降解实际猪场废水的最大甲烷产生速率为367mL/(L·d),饱和常数为2760mgCOD/L.在无抗生素的情况下,水解发酵是厌氧消化的限速步骤,存在10mg/L扎阿莫西林时,厌氧活性污泥降解模拟废水的最大甲烷产生速率降低59.1%,饱和常数降低14.6%,阿莫西林对厌氧污泥最大比基质降解速率和饱和常数均产生显著影响.基质COD浓度超过5000mg/L,在阿莫西林抑制作用下,厌氧活性污泥降解蔗糖的最大产甲烷速率稍低于丁酸盐,而两者的最大产甲烷速率远远低于乙酸,水解发酵和产氢产乙酸可能是猪场废水厌氧消化的限速步骤.     

外源添加物对抗结壳沼气反应器产气特性影响

针对沼气反应器发酵原料利用率低、发酵周期长、产气率低等问题,实验研究尿素、复合磷酸盐及复合维生素等外源添加物对以马铃薯皮为发酵原料的新型抗结壳沼气反应器产气性能的影响。结果表明:一定浓度的外源添加物能缩短抗结壳沼气反应器的发酵启动时间,促进甲烷合成,显著提高反应器的日产气量。在最佳尿素添加量为1.0g/L时,总产气量提高52.9%,池容产气率为0.869m3/(m3.d),发酵后期甲烷浓度稳定在约65%;复合磷酸盐最佳添加量为1.200g/L时,此时总产气量提高28.9%,池容产气率为0.659m3/(m3.d),发酵后期甲烷浓度稳定在约68%;复合维生素最佳添加量为0.015g/L时,其总产气量提高48.4%,池容产气率为0.843m3/(m3.d),发酵后期甲烷浓度稳定在约70%。     

高浓度乙二醇气田废水厌氧生化处理试验研究

天然气输送过程中,通常注入乙二醇,以抑制水合物产生。由于回收时分离不完全,部分乙二醇与产出水混合,形成高浓度乙二醇气田废水。对于这类废水的处理,现有方法实际应用效果均不理想,在文献调研和分析的基础上,提出采用厌氧生化法处理。试验采用自行设计的厌氧生化反应器,整个试验过程依次为厌氧微生物适应阶段、提高负荷阶段、稳定运行阶段。试验结果显示:厌氧活性污泥对乙二醇气田废水的适应期为3d,经过20d的连续提高负荷,使最终负荷达到约12kg COD/(m3·d),稳定运行阶段进水COD浓度为13000mg/L,HRT控制在24h,稳定运行后出水COD在1000mg/L以下;进水COD浓度高于10000mg/L时,提高其p H值到7.4~7.5,可以保证厌氧效果不受影响。这表明,厌氧生化法处理含高浓度乙二醇气田废水是可行的。     

Thermophilic hydrogen and methane production from sugarcane stillage in two-stage anaerobic fluidized bed reactors

This study evaluated the feasibility of H₂ and CH₄ production in two-stage thermophilic (55 °C) anaerobic digestion of sugarcane stillage (5,000 to 10,000 mg COD.L⁻¹) using an acidogenic anaerobic fluidized bed reactor (AFBR-A) with a hydraulic retention time (HRT) of 4 h and a methanogenic AFBR (AFBR-S) with HRTs of 24 h–10 h. To compare two-stage digestion with single-stage digestion, a third methanogenic reactor (AFBR-M) with a HRT of 24 h was fed with increasing stillage concentrations (5,000 to 10,000 mg COD.L⁻¹). The AFBR-M produced a methane content of 68.4 ± 7.2%, a maximum yield of 0.30 ± 0.04 L CH₄.g COD⁻¹, a production rate of 3.78 ± 0.40 L CH₄.day⁻¹.L⁻¹ and a COD removal of 73.2 ± 5.0% at an organic loading rate (OLR) of 7.5 kg COD.m⁻³.day⁻¹. In contrast, the two-stage AFBR-A system produced a hydrogen content of 23.9 ± 5.6%, a production rate of 1.30 ± 0.16 L H₂.day⁻¹.L⁻¹ and a yield of 0.34 ± 0.08 mmol H₂.g CODap⁻¹. Additionally, the decrease in the HRT from 18 h to 10 h in the AFBR-S favored a higher methane production, improving the maximum methane content (74.5 ± 6.0%), production rate (5.57 ± 0.38 L CH₄.day⁻¹.L⁻¹) and yield (0.26 ± 0.06 L CH₄.g COD⁻¹) at an OLR of 21.6 kg COD.m⁻³.day⁻¹ (HRT of 10 h) with a total COD removal of 70.1 ± 7.1%. Under the applied COD of 10,000 mg L⁻¹, the two-stage system showed a 52.8% higher energy yield than the single-stage anaerobic digestion system. These results show that, relative to a single-stage system, two-stage anaerobic digestion systems produce more hydrogen and methane while achieving similar treatment efficiencies.     

降解五氯酚(PCP)厌氧生物反应器起动过程的特性研究

在实验室规模的两个厌氧反应器中,分别添加ＰＣＰ啤酒厂糖化废水与柠檬酸生产废水作为进水,以未经驯化的厌氧污泥作为接种物,采用ＰＣＰ负荷,ＣＯＤ负荷递增方式进行反应器启动。结果证实反应器的运行性能随污泥颗粒化进程而得到改善,其稳态运行性状为;ＨＲＴ２４ｈ,ＰＣＰ负荷９７．３－１０５．６ｍｇ／Ｌ．ｄ,ＣＯＤ负荷４．３－６．２ｇ／Ｌ．ｄ,ＰＣＲ去除率１００％,ＣＯＤ去除率９３．１－９５．７５,容积产沼气率     

沼液中全氮含量的影响因素试验研究

利用BIOF-2010型生物发酵罐等试验仪器，测定了发酵温度、原料浓度、搅拌速度、接种量和pH值等不同发酵工艺条件参数对沼液中全氮含量的影响。实验结果表明：原料浓度对全氮的影响较为明显，增大接种量可加大沼液中全氮含量的变化幅度，pH7时，测定出的全氮含量变化幅度较大。     

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 kgCOD/(m3·d),反应器运行67 d.实验表明,在水力停留时间为10 d...     

厌氧膜生物反应器处理有机垃圾渗滤液的COD去除率与膜过滤性能研究

考察厌氧膜生物反应器（AnMBR）在依次改变膜过滤通量[7 L/(m²∙h)、6 L/(m²∙h)、5 L/(m²∙h)、4 L/(m²∙h)]运行下处理实际有机垃圾渗滤液的膜过滤性能,分析了膜污染后污染物阻力分布状况。在水力停留时间（HRT）为10 d、固体停留时间（SRT）为100 d、有机负荷（OLR）为5 ~ 6 g-COD/(L∙d) 的条件下运行104 d。实验结果显示,化学需氧量（COD）的去除率可以达到90% ~ 93%,过滤通量增加后压缩泥饼层使COD去除率有所提高。在初始通量为6 L/(m²∙h) 下实现了较好的过滤性能,增加通量至7 L/(m²∙h) 后不可逆污染会快速形成,即使通量再降低至5 L/(m²∙h),甚至4 L/(m²∙h) 后,膜过滤性能仍较差。通过膜清洗测定过滤阻力分布,结果显示泥饼层阻力占总阻力的52%,是造成膜污染的主要因素。降低运行通量对不可逆污染恢复效果差,需及时进行化学清洗,可通过分析膜污染特征调整清洗策略,优化试剂使用量。     

氯霉素生产废水厌氧生物处理的研究

对氯霉素生产废水的厌氧生物处理作了研究,结果表明：（１）氯霉素生产废水的平均ＣＯＤ浓度高达３０６４８ｍｇ／Ｌ,平均ＢＯＤ５的浓度仅为７７１９ｍｇ／Ｌ,ＢＯＤ５／ＣＯＤ比值为０．２５３。从ＢＯＤ５／ＣＯＤ比值和降解动力学来评定,氯霉素生产废水属于生物处理可行性较难的工业废水。（２）石灰兼备中和酸性与去除一定量ＣＯＤ的双重作用,可用于该废水的预处理。（４）反应器的运试结果良好：平均水力停留时间１．００     

从废水中回收能源--微生物燃料电池和发酵生物制氢技术

利用微生物在废水处理的同时获得能量主要有3种方式,分别是厌氧产沼气,发酵生物制氢和微生物燃料电池技术.利用厌氧微生物处理污水,在去除COD的同时获得沼气是比较成熟的技术,而后两种的研究开展较晚,仍处于实验室研究阶段.但微生物燃料电池和发酵生物制氢技术发展迅速,而且可以有机结合.文中对两者的基本原理和最新研究进展进行了介绍,并对其发展前景进行了展望.     

An Application of Solar Energy Storage in the Gas: Solar Heated Biogas Plants

Abstract

Temperature is an important factor that may affect the performance of anaerobic digestion. Therefore, biogas plants without heating system work only in warmer regions for the whole year. In regions with extreme temperature variations, for instance in Turkey, the biogas plant should be built with heating system. One of the methods is to use solar energy to increase the reactor temperature. In this study, solar heated biogas plants were reviewed. Furthermore, the optimization of insulation thicknesses and solar energy systems for 5 m³ biogas reactor were carried out for two different cities for three different climatic zones in Turkey. Based on the obtained results, the ratio of annually produced biogas used for reactor heating was calculated for each city, with and without solar heating system. Obtained results indicate that the biogas consumption for reactor heating is decreased by approximately 19% for average of six cities when solar heating system is used. This means that available biogas potential would be increased.     

Optimizing hydrogen production from a switchgrass steam exploded liquor using a mixed anaerobic culture in an upflow anaerobic sludge blanket reactor

In this study, the operation of an upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASBR) producing hydrogen (H₂) from a steam-exploded switchgrass (SWG) liquor was statistically optimized. The factors consider included pH, hydraulic retention time (HRT) and linoleic acid (LA) concentration. Under optimal operational conditions (pH 5.0, 10 h HRT and 1.75 g L⁻¹ LA), which were close to the predicted conditions using the D-optimality index, the maximum H₂ and methane yield observed were 99.86 ± 5.6 mL g⁻¹ TVS and 0.5 ± 0.1 mL g⁻¹ TVS, respectively. Under maximum H₂-producing conditions, high levels of acetate plus butyrate were observed with low levels of ethanol and lactate. A principal component analysis revealed that clustering of the samples was based on the operating conditions and fermentation metabolites. The microbial profiles revealed that by lowering the HRT from 16 to 8 h or decreasing the pH from 7.0 to 5.0 in the controls caused a 50% reduction in the relative abundance of the terminal restriction fragments belonging to the methanogenic population (Methanobacteria, Methanomicrobia, Methanococci). With LA treatment, H₂ producers (Ruminococcaceae and Clostridiaceae) were dominant and methanogens were inhibited and/or washed-out from the UASBR.     

玉米秸秆与土豆混合厌氧发酵试验研究

为了解土豆作为玉米秸秆混合厌氧发酵底物对秸秆厌氧发酵转化效率的影响,在35℃条件下,采用批量发酵方式对玉米秸秆、土豆以及二者混合原料的厌氧发酵效果进行了对比试验.试验结果表明:在TS浓度为6%,玉米秸秆和土豆TS比为4:1条件下,混合原料的累积产气量为439mL/gTS,而玉米秸秆的累积产气量为309mL/gTS,混合厌氧发酵使玉米秸秆的产气量比其单一原料厌氧发酵提高了31.4%.因此,将易生物降解的原料作为秸秆混合厌氧发酵的底物可以提高秸秆厌氧发酵转化效率.