生物表面活性剂烷基多苷对餐厨垃圾厌氧发酵产挥发性酸的影响

通过向餐厨垃圾厌氧发酵系统中投加生物类表面活性剂烷基多苷(APG)的方式,探究了APG对餐厨垃圾研究发酵生产挥发性脂肪酸的影响。结果表明,APG的最佳投放量为0.12 g·(g TSS)~(-1)(总悬浮固体),最佳挥发性脂肪酸(VFA)的产量为18.9 g·L~(-1),相应的发酵时间为6 d。机理研究表明,APG能够促进餐厨垃圾中多糖和蛋白质的释放,抑制甲烷的产生。进一步研究发现,APG自身分解会产生VFA,但VFA的产量远远小于对餐厨垃圾厌氧厌氧分解值。     

长链脂肪酸对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响

为研究中温条件下长链脂肪酸(LCFA)的含量及代谢对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响,考察了LCFA添加量分别为0、0.6、1.2、1.8、2.4、3和3.6 g·L~(-1)条件下产沼气量、累积甲烷产量以及代谢中间产物挥发性脂肪酸/乙醇的浓度和组成。结果表明:在中温餐厨垃圾厌氧产甲烷的过程中,虽然LCFA也能够被微生物代谢转化生成甲烷,但LCFA的存在会对产甲烷过程造成一定程度的抑制作用;当其含量较低时抑制作用较为微弱,当其含量较高(2.4 g·L~(-1))时,甲烷产量及产甲烷速率都会受到较大影响;特别是当LCFA含量高于3.6 g·L~(-1)时,体系出现较强的抑制现象。通过实验累积值与理论甲烷产率的对比可以发现,LCFA含量越高的反应器中实验累积值/理论值的比值越低,表明有机物的转化效率越低。通过对厌氧过程中间产物的检测可知,LCFA含量越多的反应器中初期累积的挥发性脂肪酸浓度越高,当反应体系的LCFA浓度超过2.4 g·L~(-1)时,累积的乙酸和丙酸浓度较高,丙酸降解过程和乙酸代谢产甲烷的过程受到一定程度的延滞和抑制作用,降解速率低于正常水平,厌氧发酵的能力和效率受到影响。     

电刺激对餐厨垃圾-污泥共厌氧发酵产挥发性脂肪酸的影响

以小型生物电化学反应器为发酵装置,考察外加电刺激对餐厨垃圾-污泥共厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)产量的影响。实验结果表明,餐厨垃圾协同污泥厌氧发酵,有利于体系中蛋白质和糖类的溶解消耗,提高VFA的产量。0.5 V微电刺激可增强厌氧体系中微生物的活性,有利于VFA的产出。第144和192小时,外加0.5V的实验组VFA浓度分别为24 342 mg·L~(-1)和21 291 mg·L~(-1),高于其他实验组,较空白分别提高了30.8%和4.1%;其组成主要是乙酸、丙酸和戊酸。发酵进行第24 h和96 h时,0.5 V微电刺激厌氧发酵体系中溶解性糖类和溶解性蛋白质分别为722.4 mg·L~(-1)和1.49 g·L~(-1),且有机物水解酸化过程中,厌氧体系内糖类先于蛋白质被消耗。     

餐厨废水发酵液协同焦化废水EGSB启动的特性

在中温条件下,采用餐厨废水发酵液协同焦化废水的方法快速启动膨胀式颗粒污泥膨胀床(EGSB),通过分析化学需氧量、挥发性脂肪酸(VFA)、颗粒污泥浓度、颗粒污泥粒径分布(PSD)、胞外聚合物(ECP)、颗粒污泥表面形态及其内部结构等指标,探讨了反应器在不同驯化阶段的污泥特性和运行特性的变化。结果表明:通过逐步增加有机负荷和降低餐厨废水发酵液浓度份额,经69 d实现了反应器的快速启动,COD平均去除率达34%。颗粒污泥在依次完成解体、流失和修复的整个驯化过程中,其特性发生了显著变化,SS由接种时(36.66±0.63)g·L~(-1)降至(29.76±0.65)g·L~(-1),mVSS/mSS平均值由0.69±0.01降到0.66±0.02;成熟的颗粒污泥以0.43~1.70 mm范围的小粒径颗粒污泥为主,污泥颗粒化程度(SGR)为86.63%。胞外多聚物(ECP)也显著降低,其平均值仅为(34.43±1.40)mg·g-1。扫描电镜显示,驯化成功的颗粒污泥表面和剖面的微生物种类和数量更加丰富,其组成元素也发生较大变化。     

餐厨垃圾高温中试两相厌氧发酵的稳定性

为了考察在高负荷条件下餐厨垃圾厌氧发酵的稳定性,采用餐厨垃圾为发酵原料,以某污水处理厂脱水污泥为接种污泥,在中试规模条件下,采用产酸相中温(35℃,0.33 m3)产甲烷相高温(55℃,1.6 m3)进行连续式发酵。结果表明,餐厨垃圾厌氧发酵的产酸相有机负荷可达29.27 kg VS·(m~3·d)~(-1),产甲烷相有机负荷为6.04 kg VS·(m3·d)-1,容积产气率平均为5.61 m3·(m~3·d)~(-1),原料产气率平均达0.913 m3·(kg VS·d)-1,甲烷浓度平均为73.07%,总菌数为2.41×109个·m L-1,产甲烷菌最高为7.08×108个·m L-1,产甲烷菌数占总菌数的29.4%。两相厌氧发酵工艺可实现餐厨垃圾高负荷条件下的稳定运行。     

脱水淋滤-UBF工艺处理餐厨垃圾中试研究

以常州市餐厨垃圾为研究对象,采用脱水淋滤-UBF工艺,通过现场实验研究该工艺处理餐厨垃圾过程中厌氧工艺参数(SCOD、p H值和VFA)的变化及产气效能。结果表明:脱水淋滤厌氧反应阶段餐厨垃圾减量率在84%以上,SCOD和VFA浓度先升高后降低,最高达到120 000 mg·L~(-1)和900 mmol·L~(-1)以上;UBF反应阶段p H逐渐上升,运行稳定后维持在7.0~7.5;SCOD逐渐降低,出水在8 000 mg·L~(-1)以下,去除率90%以上;VFA逐步降低,出水降低至100 mmol·L~(-1)。UBF运行稳定后,每吨餐厨垃圾产气量达到83 m3以上,产气效率较为理想。可见脱水淋滤-UBF工艺处理餐厨垃圾是可行的,具有较好经济效益和社会效益。     

利用餐厨中水培养钝顶螺旋藻

为了降低钝顶螺旋藻的培养成本,采用经厌氧-好氧技术处理后的餐厨垃圾中水,进行了钝顶螺旋藻培养实验,研究了利用经技术处理后的餐厨中水培养高价值钝顶螺旋藻的可行性。结果表明:在批次培养实验中,餐厨中水经过合适的稀释倍数后能够实现钝顶螺旋藻的培养,当餐厨中水稀释6倍灭菌培养时可获得最大生物量为1.314 g·L~(-1),且餐厨中水灭菌与否对钝顶螺旋藻培养无明显生物量差异;光生物反应器培养实验中,钝顶螺旋藻在稀释6倍且未经过灭菌的餐厨中水中可正常生长繁殖,获得的最大生物量为1.129 g·L~(-1)。在实验培养过程中,培养液pH值维持在9.0~9.3,DO值为7.0~8.6 mg·L~(-1);培养周期结束时,培养液中氨氮被全部利用,总氮(TN)和总磷(TP)分别利用了24.401和0.957 mg·L~(-1)。     

基于氨氮抑制效应的污泥厌氧产酸

以高含固污泥为研究对象,采用微波协同酸预处理该污泥,然后利用鸟粪石法去除超过相应浓度的氨氮,研究不同浓度氨氮对污泥厌氧产酸的影响。结果表明:氨氮浓度超过500 mg·L~(-1)时可以满足厌氧发酵微生物增殖生长的需要;鸟粪石法去除高含固污泥发酵液中过量的氨氮可以达到提高发酵产酸产量的目的,最高可达6 521.95 mg·L~(-1);半抑制浓度条件下,发酵过程中NH_4~+-N对厌氧发酵微生物均有不同程度的抑制,丙酸盐降解菌和异丁酸盐降解菌具有更为明显的抑制作用;未处理条件下可知随着NH_4~+-N浓度的上升,产氢产乙酸菌群和同型产乙酸菌群不仅受到抑制,且菌群间的互营机制可能也遭到不同程度的破坏。     

餐厨垃圾与剩余污泥混合消化产沼气协同效应

在(35±0.2)℃温度下,以餐厨垃圾和剩余污泥为原料,设置餐厨垃圾和剩余污泥混合比例(VS)分别为1∶0、2∶1、1∶1、1∶2和0∶1,研究其单独消化与混合消化的系统性能、产甲烷潜力及脱氢酶活性和F420浓度变化。结果表明,混合消化提高了系统稳定性,与餐厨垃圾单独消化相比,添加剩余污泥能调节pH、氨氮浓度和VFA浓度,缩短产气周期;与剩余污泥单独消化相比,添加餐厨垃圾能显著提高沼气产量。混合比例为1∶1组混合消化产甲烷潜力最佳,消化作用的协同效应最为明显,沼气和甲烷产量分别达358.2 mL/g VS和224.1 mL/g VS,较餐厨垃圾和污泥单独消化估计值分别提高了23.09%和36.80%。1∶1混合消化组脱氢酶活性最高达437.33 TFμg/(mL·h),比餐厨垃圾和剩余污泥单独消化分别提高93.60%和40.69%,辅酶F420浓度最高为1.718μmol/L,分别提高17.3%和100.7%。     

厨余垃圾短程发酵产物的性质及其反硝化性能

针对厨余垃圾的短程自由发酵过程,考察了不同初始固体浓度在60 h内对发酵过程和发酵产物的影响,结果表明,短程自由发酵是一种不完全的水解酸化过程,初始固体浓度为(13±0.5)%时有机酸(以COD计)产量最高(16.56 g·L~(-1))。短程发酵液是以碳水化合物为主,同时也包含了乳酸、乙酸、蛋白质和丁酸等的混合物碳源。发酵液的反硝化性能通过硝酸盐利用速率(NUR)实验来验证,结果表明COD/N=6是最优条件,该条件下的反硝化速率v_(DN)=12.89 mg·(g·h)-1(以VSS计)和反硝化能力P_(DN)=0.174 g·g~(-1)(以COD计),同时短程发酵液中快速降解有机物组分为58.35%。