零价铁对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响研究

针对餐厨垃圾厌氧消化酸抑制而造成的消化效率低和产气量低等问题,在中温((37±1)℃)条件下,通过向厌氧消化器中投加不同量的零价铁(Fe~0),考察其对餐厨垃圾厌氧消化过程中pH、挥发性脂肪酸(VFAs)、日产气量、COD及累计产气量的影响。结果表明,投加1 000mg/L Fe~0对餐厨垃圾厌氧消化酸抑制的缓冲作用最好,可保证厌氧系统的稳定及最佳运行,第10天的VFAs转化率比对照组(CK组)提高了36.21%;COD去除率比CK组高13.10百分点;日产气量峰值为1 728mL;25d的累积产气量为10 108mL,比CK组高35.01%。     

温度对超磁分离初沉污泥水解酸化的影响

以超磁分离后初沉污泥作为研究对象,在维持初始pH在7.4～7.8的条件下,分别控制温度在20、25、30和35℃,探究温度对超磁分离初沉污泥厌氧水解酸化产物及产率的影响。结果表明,温度的升高加速了超磁分离初沉污泥的水解酸化。35℃时,SCOD在第3天即达到峰值970.32 mg·L~(-1),VFAs也达到峰值295.9 mg·L~(-1),此时,VFAs中含量最高的为乙酸217.1 mg·L~(-1),乙酸占比为73.3%;而25℃时,其占比为68%。超磁分离初沉污泥水解酸化获取内碳源的同时还伴随着N元素的释放,且温度越高,TN和NH_4~+-N的释放越明显。由于系统中聚合氯化铝((Al_2(OH)_nCl_(6-n))_m,PAC)的存在,所以并没有P元素的释放。在30℃的反应温度下,超磁分离初沉污泥水解酸化即可以获取更多的碳源,又可以避免产生过高的N、P负荷。     

pH值对玉米秸秆厌氧消化产气的影响

采用批式实验,研究了(35±0.5)℃、搅拌速度65 r/min的厌氧消化体系中,pH值对玉米秸秆厌氧消化产甲烷的影响,分析了消化液相及固相特性的变化.结果表明,厌氧消化第7～9天时各系统VFA浓度均达到最大值,pH值为7和9时,挥发性脂肪酸(VFA)浓度显著高于其他系统,SCOD向VFA的转化效率较高.pH值为9时累积产气量增加速度最快,最大累计产气量达到134.33 mL/g VS.pH值为7时累计产气量最大,高达149.2 mL/g VS,是pH值为5和11系统的3.23和6.71倍.pH值为7和9时,沼气中甲烷的平均含量分别为64.1％和62.5％,比pH值为5和11的系统提高了约10％.pH值为7和9时VS去除率达到67.68％和58.87％,显著高于其他系统.控制厌氧消化pH值在7～9范围内可以有效提高木质纤维素生物质的产气效率.     

污泥预处理强化厌氧水解与产甲烷实验研究

污泥传统厌氧消化因水解瓶颈而导致有机物转化甲烷产率低下.选择适当工况对污泥实施预处理可同时实现对污泥中木质纤维素破稳和污泥微生物细胞破壁,从而释放出较多溶解性COD(SCOD),使有机物水解变得容易进行,最终导致甲烷产率大幅提高.本研究通过热水解(T=150℃,t=30 min)、超声波(P =500 W,t=2 h)、碱解(pH =13,t=2h)和酸解(pH =2,t=2 h)等4种预处理方式对原污泥实施最优工况预处理,分别获得了50.9％、39.1％、31.0％和22.4％的COD溶出率.对预处理后污泥进行传统条件下(SRT =20 d)厌氧消化,分别获得了53.6％、40％、26.8％和24％的甲烷产率(mL/g VSS)增量.同时,预处理后污泥中木质纤维素类物质降解率亦大大增加.缩短SRT(10 d)会导致传统厌氧消化甲烷产率急剧减少,但是,污泥预处理却非常有利于甲烷产率的提高,因此可通过外在预处理方式来逾越内在厌氧水解的瓶颈.     

蔬菜类废弃物甲烷发酵的产气潜能及过程特征

蔬菜废弃物具有适合厌氧发酵的特性。采用Batch实验方法,对5种常见的蔬菜废弃物的产气潜能进行研究,并在此基础上进一步对厌氧发酵过程限制性步骤及物质转化特征进行分析。研究结果表明:5种蔬菜废弃物累积产甲烷量在发酵0~10 d内增加较快,土豆和白菜废弃物产甲烷潜能最大,分别达到102 mL·g~(-1)(VS),和83 mL·g~(-1)(VS),而黄瓜废弃物的甲烷化潜能较低,只有35 mL·g~(-1)(VS)左右。动力学参数拟合表明:土豆和白菜废弃物厌氧发酵水解、酸化、乙酸化和甲烷化各过程转化速率都明显高于其他废弃物,并且各过程最大转化潜能也较其他类蔬菜高出2倍之多。厌氧发酵限制性步骤分析表明,快速水解生成的SCOD不能有效地转化为VFAs,限制了白菜废弃物厌氧消化的后续转化,而VFAs的累积则是胡萝卜、黄瓜和土豆废弃物厌氧发酵的限制性步骤,SCOD以及VFAs同时累积是茄子废弃物发酵过程的显著特征。对各物质发酵过程物质转化特征分析表明,各废弃物由于4 d以后甲烷菌对乙酸的利用减慢,导致丙酸向乙酸的转化减慢而发生累积现象,10 d以后由于产酸过程的减弱,累积的丙酸盐逐渐转化。     

稻秆负荷与pH对稻秆厌氧发酵产酸系统启动过程的影响

为探讨稻秆负荷（即稻秆VS/污泥VSS）与发酵pH对稻秆厌氧发酵产酸系统启动过程产挥发性脂肪酸（VFAs）效果的影响,利用厌氧搅拌罐反应系统考察在不同的稻秆负荷（0.556、0.945、1.334和1.724 g/g）和不同的发酵pH（8.0、9.0和10.0）启动运行条件下的产酸性能,并分析了系统启动过程产酸与稻秆主要成分降解之间的关系。实验结果表明,VFAs浓度随稻秆负荷提高而增大,随发酵pH的升高而降低;发酵18 d时,发酵pH为9.0时,稻秆负荷1.334 g/g的产酸效果最好,VFAs浓度与稻秆产酸量分别为4 385.10 mg/L和2.19 gVFAs/g稻秆,此时半纤维素、纤维素和酸性洗涤木质素降解率分别为32.69%、22.53%和6.40%;稻秆负荷为0.945 g/g条件下,VFAs浓度在pH为8.0时达到最高值4 409.51 mg/L,此时稻秆降解量也最多,半纤维素、纤维素和酸性洗涤木质素降解率分别为28.60%、47.32%和22.69%。研究表明,稻秆负荷与发酵pH通过影响稻秆半纤维素、纤维素和木质素的降解影响稻秆厌氧发酵产酸的进程和效果。     

污泥性质对污泥水解酸化效果的影响

采用3组构造一致的完全混合流态水解酸化反应器,分别以同等浓度的絮凝污泥、初沉污泥和剩余污泥作为底物污泥,在温度35℃,初始p H=10的反应条件下,研究污泥性质的差异对污泥水解酸化产物及产率的影响。实验结果表明:与初沉污泥、剩余污泥相比,絮凝污泥更易水解产酸发酵,至第9天水解产SCOD达到最大值2 713.2 mg/L,第7天酸化产VFAs达到峰值1 392.7 mg/L。3种污泥酸化产VFAs的主要组分均为乙酸和丙酸,但絮凝污泥VFAs组分中乙酸、丙酸这种优势更加明显,其所占比例分别高达48.9%和27.2%。此外,3种污泥水解酸化产碳源的同时均伴随着氮、磷元素的释放,整体而言,絮凝污泥产酸发酵中氮、磷元素的释放量及释放率均较低。     

茅草添加与温度变化对餐厨垃圾厌氧水解产酸的影响简

比较了茅草添加在温度变化条件下对餐厨垃圾厌氧水解过程小分子有机酸产量的影响，提出一种新型餐厨垃圾的资源化方式。研究结果显示，餐厨垃圾在55℃条件下厌氧水解主要产物为乳酸，达到25.7 g/L，其干物质转化率可以达到32.1% （g TS），而餐厨+茅草处理在同样条件下的乳酸产量为20.1 g/L，干物质转化率为25.1%。温度下降为37℃后继续进行的的厌氧水解，得到的主要产物是乙酸、丙酸和丁酸，餐厨处理和餐厨+茅草处理这两者的峰值分别为6.5、2.8、8.0和6.1 g/L、2.7 g/L和5.9 g/L。结果显示茅草添加可以在一定程度上调节水解产物的比例，而温度变化可以调控小分子有机酸的产量。本研究结果表明，厌氧水解是一种有潜力的小分子有机酸生产与餐厨垃圾资源化处理途径。     

共接种瘤胃微生物和厌氧污泥的水稻秸秆中试厌氧消化系统性能评估

针对富含木质纤维素底物利用效率低的问题,通过在中试厌氧消化系统中共接种瘤胃微生物和厌氧污泥来改善水稻秸秆中木质纤维素的水解,采用逐步提升底物有机负荷(OLR)的方式,评估了接种后水稻秸秆的厌氧消化效率。结果表明,在反应体系底物有机负荷达到4.26 g·(L·d)-1(以VS计)时,系统表现出最佳的厌氧消化性能,此时沼气产率为528 mL·g-1 (以VS计),甲烷产率为287 mL·g-1,容积沼气生产强度达到2.20 L·(L·d)-1。在反应器有机负荷从1.05 g·(L·d)-1提升到4.26 g·(L·d)-1的运行过程中,系统的纤维素降解率稳定在(71±2)%,半纤维素降解率稳定在(92±4)%,木质素降解率稳定在(15±3)%。这种稳定性表明反应器的连续运行成功地形成了高效的木质纤维素降解体系,结果可为实际规模化应用提供参考。     

季节性城市生活垃圾成分分析及厌氧消化特性研究

城市生活垃圾的成分及特性随着季节和人类在不同季节的生活习惯而变化，针对我国北方城市研究了一年中不同季节的城市生活垃圾成分特点，对影响厌氧发酵过程的相关成分如总有机碳（TOC）、总氮（TN）、蛋白质、脂肪和还原糖等进行了测定分析。通过厌氧消化实验，测得不同季节城市生活垃圾pH值、日产气量、沼气甲烷含量、甲烷累积量、挥发性脂肪酸（VFAs）和氧化还原电位（ORP）等参数的变化规律，分析相应变化的影响因素。结果表明，二、三季度的含水率分别为64．81％和67．50％，高于一、四季度，一季度发酵原料中蛋白质和脂肪含量分别为12．56％和8．86％，明显高于其他3个季度。一季度甲烷累积量最高，达到17616mL，单位发酵原料的产气量为204．8mL／g，也是4个季度中最高的，说明蛋白质、脂肪等有机成分含量对厌氧发酵过程及结果影响比较明显。为进一步的城市生活垃圾厌氧消化制取生物燃气的工艺条件提供依据。     

混合水解对打捆麦秸水解产酸的影响

为研究混合水解对麦秸水解产酸的影响，以猪粪、厨余和蔬菜废物为原料，研究其分别与麦秸混合水解产酸的特性，分析了水解过程中pH值、COD、SCOD和VFAs的变化。结果表明，除麦秸＋蔬菜废物最佳出料时间为3～9d外，麦秸、麦秸＋厨余垃圾、麦秸＋猪粪水解液最佳出料时间均为3～7d，7d后水解液COD浓度下降；将蔬菜废物与麦秸混合水解，水解液pH值降低幅度最大，水解液中总有机酸浓度最高，pH值最低为5．31，有机酸浓度最高达6．46g／L，且水解液中SCOD浓度、SCOD／COD比值最大；添加猪粪明显促进了麦秸有机物的水解溶出，麦秸单位干物质水解率和产酸率较对照分别提高了43％～134％和50．53％，但对提高水解液SCOD浓度、SCOD／COD比、TVFA浓度、降低水解液pH值的效果不如蔬菜废物；添加厨余垃圾的效果介于猪粪和蔬菜废物之间。从促进麦秸水解产酸的角度，以添加猪粪的效果最好。     

温度对哑硝化及氧化哑氮释放的影响

采用批次实验的方法探讨了3种不同温度（15℃，25℃，35℃）对亚硝化及其过程中温室气体氧化亚氮释放情况。结果表明，温度对亚硝化过程及氧化亚氮的释放有显著影响。在15～35℃范围内，随着温度的升高，氨氧化率和亚硝化积累率逐渐升高，N2O释放量也逐渐增大，35℃可以作为适宜的亚硝化温度，平均氨氧化率为50．9％，亚硝化积累率为55．6％，NO-2-N与Nrl4-N出水浓度比为1．1，氨氧化率，亚硝化积累率和出水中亚硝氮与氨氮浓度比较合适，从而可以为厌氧氨氧化工艺提供合适的进水，但在此温度下平均N2O释放量相对较高，为1．494la,g／gMLSS。     

碱预处理污泥产酸效果及其生物群落研究

为了提高污泥水解酸化过程中的挥发酸产量,获取污水脱氮除磷所需的内碳源,以深圳市罗芳污水厂的二沉池污泥为研究对象,采用不同的碱量对其进行预处理。通过测定碱预处理污泥水解酸化过程中的挥发酸浓度,并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(polymerase chain reaction denature gradient gel electrophoresis,PCR-DGGE)技术对参与碱预处理污泥水解酸化产酸过程的主要微生物种群进行分析,结果表明,当碱投加量为0.20 g NaOH/g VSS时,初始溶出的蛋白浓度为1 780 mg/L;水解酸化15 d时,挥发酸总量达到3 473 mg/L;参与产酸的主要细菌属于Firmicutes、Proteobacteria、Bacteroidetes三个门类。     

温度对复合厌氧折流板膜生物反应器处理生活污水效能的影响

将新型CAMBR反应器（厌氧折流板反应器（ABR）与膜生物反应器（MBR）优化组合）用于处理生活污水，研究温度对该反应器处理效能的影响。实验水力停留时间7．5h，混合液回流比设置为200％，pH值为6．5～8．5，溶解氧3mg／L左右。控制3个温度梯度：高温（32～37％），中温（20～25℃），低温（5～10％），每个温度运行35d。结果表明，在高温条件下，系统出水COD、NH4．N、TN和TP平均浓度分别为25、0．5、12．5和0．7mg／L。在中温条件下，系统出水COD、NH4＋-N、TN和TP浓度分别30、1．2、12．5和0．4mg／L。在低温条件下，COD和TP分别经过15d和20d调整适应，出水可恢复至35mg／L和1mg／L。由于低温（10％以下）对硝化细菌产生强烈抑制，出水NH4＋-N去除率最终稳定在35％，TN去除率为40％。低温条件下，该反应器应用于污水处理中需注意适当保温，以保证出水水质。     

改性白菜叶渣对重金属Zn2＋吸附性能

为了研究白菜叶渣对锌离子的吸附作用，采用静态吸附的方法，以酸碱处理后的废弃白菜渣为原材料，获得加人量（X1）、浓度（X2）、时间（X3）、pH（X4）和温度（X5）各单因素对Zn2＋的最佳吸附点，再通过二次回归正交旋转组合设计对白菜渣吸附Zn2＋的条件进行优化，并讨论了吸附过程中吸附等温线与动力曲线的相关特征。结果表明，当加入量0．2g、浓度2mg／L、吸附时间5h、pH为4以及温度20％时，吸附达到最大95．08％，验证所测最大吸附率93．89％，与预测值基本相符。对比实验说明白菜渣对Zn2吸附效果要优于活性炭。25℃和35℃时的等温线的拟合结果表明，白菜渣对Zn2＋是物理化学共同吸附的复杂过程。     

不同氮源对常中温条件下麦秆厌氧发酵的影响

通过自行设计的厌氧发酵装置,研究不同氮源对常温（20℃）和中温（35℃）条件下麦秆厌氧发酵的影响。结果表明,在常温和中温条件下进行麦秆沼气厌氧发酵时,适量添加外部氮源可加快产气速率,增加产气量,缩短产气停滞时间,其中添加牛粪效果最好,分别在182 d和84 d时发酵完全,总累积产气3 486.80 mL和4 210.70 mL,干物质累积产气量为217.93 mL/g和263.17 mL/g,且在实验期间未出现产气停滞。添加尿素处理次之,分别在累积产气215.70 mL和238.00 mL时进入61 d和20 d的产气停滞期,在196 d和143 d时发酵完全,在实验结束时,累积产气2 784.20 mL和3 454.00 mL,干物质累积产气量为174.01 mL/g和215.88 mL/g。可见,在以秸秆为原料的沼气发酵过程中,可通过添加适量的外部氮源和提高发酵温度来提高沼气产量,而且在条件允许的情况下,应尽量添加畜禽粪便等有机氮源。     

高效石油烃降解菌SKD-1的分离、筛选及其降解性能

从孤岛油田石油污染土壤中分离到一株高效石油降解菌，命名为SKD-1。该菌株菌落表面湿润光滑、边缘整齐、圆形、不透明、乳黄色，能够利用葡萄糖和淀粉作为其生长的碳源和能源，其最适生长环境为碱性（pH8-10），在分别以正十六烷烃和原油为惟一碳源，温度为30℃，摇床（180r／min）培养的条件下，菌株SKD-1的降解率分别为66．1％和36．9％。16SrRNA基因序列分析表明，菌株SKD-1与不动杆菌AcinetobactercalcoaceticusSY-1同源性达99％。结合菌株SKD．1菌落形态、理化性质以及系统发育分析，可以鉴定菌株SKD-1属于不动杆菌属（Acinetobactersp．），序列登录号为AB774229。     

异波折板水解酸化-A2O一体化反应器实验研究

设计了异波折板水解酸化-A2O一体化反应器,进行生活污水处理的实验研究。10个月的实验结果表明,系统的最佳水力停留时间（HRT）为8 h时,最适COD进水浓度为240-100mg/L,最佳混合液回流比（r）-污泥回流比（R）为250%-100%。控制反应器于以上运行参数下,25±2℃所对应的COD、TN和TP去除率分别为96.84%、67.55%和81.92%。当温度降至7℃时,其COD、TP和TN分别降至86.35%、50.25%和65.68%。基于实验分析结果,阐明了一体化反应器高效性的机理在于异波折板水解酸化段具有高效传质特性和A2O段具有复合式活性污泥-接触氧化好氧池的特点。     

腐熟蓝藻与厌氧污泥混合厌氧发酵特性

采用批次小试实验对不同腐熟程度的蓝藻进行厌氧发酵产沼气实验研究。结果表明,新鲜蓝藻在30-35℃时腐熟7 d后,可在35℃的厌氧温度下获得最高的产气速率和246 mL/g COD的产气量,产气潜力为354 mL/g（VS）。厌氧反应15 d后,累计产气量、COD和VFA浓度趋于稳定。淀粉酶和脱氢酶的活性在厌氧反应初期受到抑制,蛋白酶活性和辅酶F420浓度在厌氧系统中逐渐增加,分别在第6天达到27.66μmol/（g VS·min）和第15天达到0.62μmol/g（VS）。15-18d是腐熟蓝藻适宜的中温厌氧发酵时间,少于以新鲜蓝藻为基质的厌氧消化时间。蓝藻腐熟过程促进了厌氧反应,腐熟7 d的蓝藻厌氧系统具有更高的微生物活性和产甲烷能力。     

污泥活性炭的表征及其对Cr（Ⅵ）的吸附特性

以城市污水处理厂污泥为原料，采用磷酸活化一微波热解法制备得到污泥活性炭，并将其用于吸附水溶液中的Cr（Ⅵ）。分别采用元素分析仪（VarioELcube）、比表面积孔径分布测定仪（ASAP2020）、扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FT—IR）等仪器对原污泥及污泥活性炭的表面组成和结构进行表征，探讨污泥活性炭的孔隙结构参数和表面化学性能。通过静态吸附实验，考察了溶液初始pH，接触时间，初始Cr（Ⅵ）浓度对污泥活性炭吸附Cr（Ⅵ）效果的影响，并探讨了污泥活性炭去除Cr（Ⅵ）的机理。实验结果表明，pH越低吸附效果越好，吸附平衡时间为100h。不同温度下吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型，30℃时最大吸附容量为27．55mg／g；吸附动力学过程符合准二级速率方程（R2〉0．99）；污泥活性炭对Cr（Ⅵ）的去除是一个吸附-还原耦合的过程。