厌氧序批式反应器产氢

以啤酒厂废水处理厂UASB中的厌氧污泥为种泥,葡萄糖为基质,研究了厌氧序批式反应器产氢。控制反应器内pH为4.0～4.5,温度为（36±1）℃,水力停留时间为8 h,当进水葡萄糖浓度为4 000 mg/L,容积负荷为12 kg/（m3.d）条件下,该厌氧序批式反应器实现了连续高效厌氧产氢。生物气中的氢气含量约为48%～53%,基质产氢率为1.1 mol/mol葡萄糖,COD去除率为15%～25%,最大比产氢速率为84.5 mol/（kg VSS.d）。液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占液相末端发酵产物总量的80%以上,表明该反应器内进行的是乙醇型发酵厌氧产氢。厌氧序批式反应器完全可以实现连续高效厌氧产氢,比较适用于日处理量较小的高浓度含糖废水。     

厌氧产氢ASBR对氮的脱除

在厌氧序批式人工有机污水生物产氢反应器(ASBR)中发现氮"丢失"现象,并对此产氢系统发生脱氮作用的机理和主要影响因素进行了研究。结果表明,在以葡萄糖为发酵底物的厌氧产氢系统中,微生物分别以铵和硫酸盐为电子供体和电子受体发生了硫酸盐型厌氧氨氧化;进水有机物负荷和pH主要通过影响不同种微生物的活性而影响脱氮性能,氨氮和硫酸盐的浓度直接与氮素去除率有关。在最大产氢能力为16 m3/(m3·d)、氢气体积百分比为65%的生物制氢系统中,最大脱氮效率约为64%。产氢效率与氮脱除率呈现负相关关系。研究表明,在控制条件下,可以实现高有机物废水厌氧脱除氨态氮,为生活污水直接厌氧脱氮开辟一条新途径。     

不同容积负荷下有机废水发酵产酸和产乙醇特性

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,研究了反应器在不同的水力停留时间(HRT)和不同进水容积负荷(VLR)下,高浓度有机废水发酵时产酸产乙醇特性。结果表明,在厌氧反应初期,随着反应器水力停留时间的减少和进水容积负荷的增加,反应器内的p H值降低后稳定在3.81~4.55之间,氧化还原电位(ORP)一直处于波动状态。反应器发酵液中主要成分浓度随进水容积负荷的提高而变化,且乙醇的浓度一直很低。当VLR为9 kg COD/(m3·d)时,乙酸浓度最高,且最高值为961.40 mg/L,当VLR为48 kg COD/(m3·d),乙醇平均浓度升高,最大值为142.98 mg/L。在乙醇平均浓度最大时,反应器稳定的平均产氢速率为887 m L/d。反应器运行前后颗粒污表面泥都有杆状微生物存在,但具有产酸特性的污泥表面胞外聚合物含量相对较少。     

垃圾渗滤液发酵产氢和产甲烷特性研究

以实际垃圾渗滤液作为厌氧发酵基质,研究了初始pH为7.0、中温(37℃)条件下的发酵产氢、产甲烷特性。结果表明,利用垃圾渗滤液作为基质发酵产氢或甲烷时,氢气的最大累积产量为24.33mL(以每克COD计,下同),甲烷的最大累积产量为91.59mL,产氢发酵在初期存在明显的迟滞期,但是产甲烷发酵不存在明显迟滞期;产氢发酵的液相末端产物中含有大量的挥发性有机酸和乙醇,乙醇、乙酸、丁酸质量浓度分别为487.23、1 175.21、1 225.78mg/L,相比产氢发酵,产甲烷发酵的液相末端产物中乙醇、乙酸、丁酸质量浓度均较低,分别为256.38、106.73、107.42mg/L;产甲烷发酵的最终pH是6.32,接近中性,而产氢发酵的最终pH为4.21,呈明显酸性;产甲烷发酵对COD的去除率(41.78%)高于产氢发酵对COD的去除率(32.14%),可能是产氢发酵液相末端产物中的乙酸能被产甲烷菌利用,而被进一步降解。     

厌氧条件下序批操作与连续操作对基质利用的影响

研究了在厌氧条件下以葡萄糖为基质的序批操作与连续操作反应器中微生物利用基质的不同途径。结果表明，在连续操作中，反应器内的VFA及污泥中的糖原含量保持不变，葡萄糖被用于产生甲烷和微生物增殖，两者分别占进水COD的79.34%和20.62%。在序批操作中，当进水结束时，50.17%的葡萄糖被转化为糖原储存于细胞体内，反应器内的VFA、产生的甲烷及微生物增殖分别占进水COD的25.05%、11.56%和13.22%；当反应结束时，葡萄糖转化为甲烷和微生物细胞的部分分别占进水COD的78.13%和20.6%，积累的VFA及储存的糖原被微生物代谢。两种不同操作模式下葡萄糖的代谢途径不同，序批式反应器中由于糖原储存的存在，减缓了VFA的积累，为厌氧系统的高效、稳定运行提供了保证。     

高温厌氧膨胀颗粒污泥床反应器处理聚氯乙烯离心母液废水启动方法

采用高温厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器处理低浓度、难降解聚氯乙烯(PVC)离心母液废水,以天津市经济技术开发区污水处理厂序批式活性污泥法(SBR)工艺好氧污泥和生物接触氧化法处理PVC离心母液废水污泥的混合污泥为接种污泥,以葡萄糖模拟废水为基质,不断增加PVC离心母液废水所占比例的方法驯化厌氧微生物,实现了系统的成功启动。系统启动期间,进水有机负荷(以COD计)和水力停留时间分别保持在0.2 kg/(m3.d)和50 h左右,出水COD去除率和pH分别稳定在80%和8.0左右。结果表明,添加共代谢基质能利用基质间的协同作用缓解有毒物质对微生物的毒性作用,显著提高了废水的可生化性。通过采用改变水质、保持稳定负荷实现EGSB反应器处理PVC离心母液废水的成功启动证明,该启动方法具有良好的稳定性和可靠性。     

上流式厌氧污泥床反应器处理饮料废水

通过监测西安可口可乐饮料有限公司污水处理站的上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,探讨饮料废水厌氧处理过程中COD去除率、沼气组分、氢分压、出水挥发性脂肪酸、产甲烷活性以及污泥形态。结果表明,UASB反应器对饮料废水中的COD去除率达到84.55%,产生的沼气中甲烷组分含量高达74.5%。反应器内的氢分压仅2.5 Pa,为水解发酵和产氢产乙酸过程创造了良好的条件。UASB反应器中污泥具有较高的产甲烷活性,以乙酸、丙酸和丁酸为基质时,最大比产甲烷活性分别为407.14、331.74和241.27 m L CH4/(g VSS·d)。UASB反应器中的污泥形态主要为絮状,甲烷菌中的优势菌为甲烷丝菌,同时存在少量甲烷杆菌。针对该厂UASB反应器中污泥的现状,提出了影响颗粒化的因素和控制措施,为后期的运行和管理提供了参考依据。     

高基质浓度下厌氧氨氧化反应器的启动过程

采用3套厌氧序批式生物膜反应器,研究了高基质浓度对厌氧氨氧化反应器启动过程的影响。经过50 d左右培养,3个反应器氮容积去除负荷均达到0.23 kg N/(m3.d)。但是随着氮容积负荷的提高,反应器内pH也随之升高,最终超过了厌氧氨氧化菌最适生长条件,3个反应器脱氮效果逐渐下降。然后分别通过降低浓度、延长水力停留时间的方式对其脱氮效能进行恢复性研究。结果表明高基质浓度不利于厌氧氨氧化反应器脱氮能力的增强。采用低基质浓度的方式提高反应器氮容积去除负荷时,脱氮效能不仅得到了恢复,而且能够提高到0.45 kg N/(m3.d)。说明低基质难度比高基质浓度更有利于厌氧氨氧化脱氮效能的提高。     

厌氧产氢ASBR对氮的脱除

在厌氧序批式人工有机污水生物产氢反应器（ASBR）中发现氮“丢失”现象，并对此产氢系统发生脱氮作用的机理和主要影响因素进行了研究。结果表明，在以葡萄糖为发酵底物的厌氧产氢系统中，微生物分别以铵和硫酸盐为电子供体和电子受体发生了硫酸盐型厌氧氨氧化；进水有机物负荷和pH主要通过影响不同种微生物的活性而影响脱氮性能，氨氮和硫酸盐的浓度直接与氮素去除率有关。在最大产氢能力为16m3／（m3·d）、氢气体积百分比为65％的生物制氢系统中，最大脱氮效率约为64％。产氢效率与氮脱除率呈现负相关关系。研究表明，在控制条件下，可以实现高有机物废水厌氧脱除氨态氮，为生活污水直接厌氧脱氮开辟一条新途径。     

ANAMMOX与反硝化协同作用及氮素负荷研究

向成功启动并稳定运行630 d后的UASB生物膜反应器系统连续添加有机物,分析其对厌氧氨氧化反应脱氮效果的影响,并进行氮素浓度负荷试验.在厌氧氨氧化反应器系统中连续投加有机COD(葡萄糖),系统运行稳定,有机COD(葡萄糖)存在对系统去除氮素能力影响不大,有机COD去除率达到92.0%,仅用23 d,在同一反应器系统中成功实现了厌氧氨氧化与反硝化协同作用脱氮.氮素浓度负荷试验阶段,进水氨氮(NH 4-N)、亚硝氮(NO-2-N)以及总氮(TN)浓度负荷分别从0.063 kg/(m3·d)和0.063 kg/(m3·d)和0.126 kg/(m3·d)提升到了0.239 kg/(m3·d)、0.315 kg/(m3·d)和0.554 kg/(m3·d),相应去除率分别为84.0%、93.0%和85.0%,厌氧氨氧化工艺的UASB生物膜反应器对氮素浓度负荷仍有很大提升空间.     

餐厨垃圾厌氧发酵特性的研究

为了实现餐厨垃圾低成本现场能源化处理，利用单相法，采用正交试验法，研究了接种率、温度和含水率对餐厨垃圾厌氧发酵过程中运行特性的影响。结果表明，接种率、含水率、发酵温度以及它们之间的交互作用对餐厨垃圾产气效果影响显著，其中以接种率与温度的交互作用影响最为显著，其次是含水率。采用单相法进行55℃高温厌氧发酵，保证65%左右的接种率和90%以上的含水率，完全可以实现餐厨垃圾现场处理。     

垃圾堆放发酵机理与应用工艺研究

对垃圾的发酵机理进行了实验研究,对渗沥液的析出量及其酸碱度、堆酵后垃圾热值的变化以及堆内温度的变化进行了观测,并对堆酵过程的机理进行了初步分析,给出了垃圾堆酵应用工艺的建议。     

垃圾堆放发酵机理与应用工艺研究

对垃圾的发酵机理进行了实验研究,对渗沥液的析出量及其酸碱度、堆酵后垃圾热值的变化以及堆内温度的变化进行了观测,并对堆酵过程的机理进行了初步分析,给出了垃圾堆酵应用工艺的建议.     

城市污水厂污泥高温好氧堆肥氮素转变行为研究

采用两段式高温好氧堆肥工艺 ,研究了污泥堆肥中氮素转变规律。研究表明 ,硝化作用受到温度和NH+ 4 N含量的影响显著。一次发酵中 ,堆料平均温度高于 4 0℃ ,硝化作用受到强烈抑制 ;二次发酵后期 ,由于NH+ 4 N浓度降低 ,故硝化过程减缓。不同调理剂及操作条件对氮素损失影响较大 ,利用腐熟堆肥作为调理剂可以减少氮素损失。适当降低堆料温度、增加初始含水率及适当减少初始挥发份含量等措施均可在一定程度上减少氮素损失     

水葫芦厌氧发酵工程化应用研究

在实验室进行了接种率、破碎程度和温度等对水葫芦厌氧发酵产气率的影响研究.结果表明:水葫芦在中温35℃下,水葫芦和接种污泥的最佳接种率为1:1(总固体物质比),经简单切分后产气率最高,原料产气率为0.540 m3/d(以每千克固体含量计,下同);高温消化与中温消化相比,产气率无明显优势.在实验室研究基础上,对中国农村地区原有的沼气发酵工艺进行适当的改进,设计构建了5 m3 15 m3(酸化池 产气池)两级反应池,该反应池在夏季常温条件下运行良好,80 d的平均原料产气率达0.305 m3/d.     

制药工业发酵副产品磁性吸附剂吸附六价铬的研究

利用包埋法,以海藻酸钠和聚乙烯醇作为基质,制药工业发酵副产品主要为红色链霉菌菌体为吸附剂,与磁性纳米颗粒制备磁性吸附剂,对含Cr(Ⅵ)废水进行吸附研究。磁性吸附剂吸附饱和后,在外加磁场作用下迅速与液相分离。研究结果表明,在溶液pH为0~12,搅拌转速为0~200 r/min,温度变化范围在0~50℃的条件下,经过5个循环,吸附剂的形状,机械强度等性能均保持完好;优化的pH为2;最佳温度为25℃;吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型;吸附动力学过程符合Lagergren模型;经5次吸附-解吸附循环实验,磁性吸附剂对六价铬的吸附和解吸附能力均保持良好。     

生物絮凝剂产生菌群发酵特性及动力学

从土壤中分离、筛选得到2株具有协同发酵的微生物絮凝剂产生菌。通过单因素实验考察了碳源、氮源、不同C/N等多种发酵条件对复合菌株产絮的影响,并对复合菌株的生长动力学进行了研究。当碳源为蔗糖、氮源为草酸铵、C/N为30∶1,pH=7.0、在30℃,160 r/min的摇床速度下培养24 h,其发酵液对4 g/L的高岭土的悬浊液的絮凝率达到99.3%。根据Logistic方程,得到复合型生物絮凝剂产生菌群的生长动力学模型与实验数据能较好地拟合,基本反映了复合菌群生长的动力学特征。     

利用有机基质厌氧生物产氢的试验研究

对利用有机基质厌氧生物产氢过程进行了试验研究 ,结果表明 ,污泥种类、基质种类、基质浓度和起始 p H对厌氧产氢反应有显著影响。当校河底泥在以 2 0 g COD/L的果糖为基质 ,起始 p H为 6.5时 ,产氢效果最佳 ,停滞期仅为 5 h,产气速率高达5 0 .1m L/g VSS·h,且可持续 12 h,累积产气量高达 60 4.9m L/g VSS,其中氢气含量约为 5 0 %。半连续试验的结果表明 ,若及时更换和补充基质 ,适当调节 p H,就可实现持续产氢 ,在 16h内平均产气速率可达 60 .0 m L /g VSS· h,氢气含量约为 45 %。     

添加剂对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

以表面活性剂与偏硅酸钠的混合物作为添加剂,考察了添加剂的投加量对餐厨垃圾厌氧产氢效果的影响.实验结果表明,添加剂能抑制产甲烷菌的生长,且接种污泥无需预处理即可提高产氢量.另外,随着添加剂投加量的增大.体系中氢气的浓度增大,在5 g(干重)餐厨垃圾投加添加剂为1.75 g时,产氢量为114.5 mL(以每克挥发性固体(VS)计).但从经济和实用两方面考虑,选择最佳添加剂量为1.00 g.