热水解对污泥厌氧消化可降解性的影响及其机理探究

本文探究了热水解预处理对剩余污泥(WAS)厌氧消化性能的影响。结果表明170℃是热水解的最佳温度,热水解预处理能够促进污泥厌氧消化产甲烷2 561 m L,是原污泥实验组的1.5倍。此外,热水解预处理能够促进挥发性脂肪酸的积累和挥发性悬浮固体的减量化,挥发性悬浮固体(VSS)的最大减量率为34%。热水解促进与甲烷有关关键酶的活性。微生物群落结构分析表明热水解促进Firmicutes和Actinobacteria的相对丰度,其相对丰度分别为35.6%和3.9%。     

微量金属元素及其螯合剂对厌氧消化产甲烷过程的影响

高氨氮是厌氧消化系统中需要解决的关键抑制因素之一,在探讨氨氨对厌氧消化产甲烷影响的基础上,研究微量金属元素A和整合剂B对高氨氮下厌氧微生物产甲烷活性的影响.结果表明,氨氮对厌氧消化产甲烷的临界抑制质量浓度为2.0g/L.适量的微量金属元素A和螯合剂B可促进厌氧消化产甲烷,当金属元素A的添加量为50 mg,/L、螯合剂B添加量为10 μmol/L及氨氮质挝浓度为0.4g/L时,累积甲烷产量提高了 47.7%.     

浸油生物质厌氧消化产甲烷的最佳投料周期探究

厌氧消化需要保持在较高甲烷产量的前提下连续产气,本研究使用浸油生物质进行厌氧消化,在最佳厌氧消化实验条件下采用间歇式进料的方式,分别设置在产甲烷初期、最高期、下降期及末期进行投料,考察各个投料阶段对厌氧消化产甲烷的影响。结果表明:比较理想的间歇式进料周期为产甲烷下降期的第35 d,其甲烷产量比添加原料前提高了39.9%,产气总量为3 496.165 m L。     

餐厨垃圾固渣厌氧发酵产甲烷潜力及Logistic动力学研究

为考察餐厨垃圾经提炼生物柴油处理后的固渣厌氧生物处理的可行性,在中温条件下,研究固渣批式厌氧发酵的产气特性和物质转化过程,并结合Logistic方程分析该固渣厌氧消化产甲烷的动力学过程.结果表明,该固渣具有较高的厌氧发酵产甲烷潜力,在2:1的物料比条件下,单位质量固渣产气效率最高,甲烷产量达633 NmL/gVS.稳定状态下,Logistic方程可以较好地分析餐厨垃圾固渣厌氧发酵产甲烷过程(决定系数R2＞ 0.99),经过拟合,产甲烷潜力为661.33NmL/g VS,最大产甲烷速率为106.78 NmL/(g VS-d),无滞后期,与试验结果基本一致.随底物负荷提高,总挥发性脂肪酸和氨氨的质量浓度分别达到14 800 mg/L、2 500 mg/L,pH值降至5.0左右,产甲烷菌活性受到总挥发性脂肪酸(VFAs)、高浓度氨氮(NH4+-N)及低pH值的严重抑制.     

纳米二氧化钛对污泥厌氧发酵产甲烷的影响

以污水处理厂初沉污泥和剩余污泥的混合物为发酵基质,建立连续流污泥厌氧反应器并评估了纳米二氧化钛对污泥厌氧消化产甲烷的慢性毒性影响。长期实验结果表明高浓度的纳米二氧化钛能够抑制甲烷的产生,且当二氧化钛的质量浓度为300 mg/L时,甲烷的最大产量(以VSS计)为132 m L/g,是空白组的81%。而低浓度的纳米二氧化钛对污泥产甲烷影响不明显。荧光原位杂交技术显示高浓度纳米二氧化钛作用下产甲烷古菌的数量小于低浓度作用下。此外高浓度纳米二氧化钛作用下与产甲烷相关酶的活性及乙酸钠的降解量均低于低浓度纳米二氧化钛作用下,然而活性氧和乳酸脱氢酶的释放量却高于低浓度作用下。     

城市可生化垃圾与厌氧剩余污泥混合厌氧消化研究

试验研究了不同有机负荷下,城市可生化垃圾与城市污水处理厂厌氧剩余污泥混合物中温厌氧消化.试验结果表明,有机负荷以VS计算为0.5g/(L·d)和1.0g/(L·d)的消化试验,酸化过程可逆,酸化低值点分别为6.08和5.18,最高甲烷气体积分数分别为81%、77%.有机负荷高于1.5g/(L·d)的消化系统酸化过程不可逆,系统出现VFA积累.形成酸抑制.酸化低值点随有机负荷增大降低.所有有机负荷的氨氮质量浓度在试验过程中持续缓慢上升.有机负荷越高,系统氨氮质量浓度越高.     

畜禽养殖废弃物与餐厨垃圾渗滤液共消化的研究

以畜禽养殖废弃物(LW)和餐厨垃圾渗滤液(FL)为研究对象,探究了LW和FL混合比例对共消化的影响。结果表明:LW和FL共消化有助于厌氧消化,且LW和FL的最佳混合体积比为2 1,沼气最大产量为1 495 mL,甲烷最大体积分数为81%。LW和FL共消化有助于缓冲pH负荷,促进有机物的溶出,提高关键酶活性。当LW和FL的最佳混合体积比为2 1时,溶解性蛋白质和多糖的最大质量浓度分别为1 056mg/L和526 mg/L,挥发性脂肪酸的最大质量浓度为698 mg/L。此外,酶活分析表明LW和FL共消化有助于提高F420的活性。     

纳米Fe强化污泥厌氧消化产甲烷的研究

介绍了利用纳米Fe强化污泥高效产甲烷的方法。实验结果表明,纳米Fe最佳投放量为6 g/L,相应的甲烷产量(以VSS计)为198 m L/g。机理研究表明,纳米Fe能够促进污泥水解、酸化,进而促进甲烷的积累。     

絮凝剂聚丙烯酰胺对高固体污泥厌氧消化的影响

以高固污泥为研究对象,探究了聚丙烯酰胺(PAM)对高固污泥厌氧消化产气的影响。实验结果表明,低浓度的PAM对污泥消化影响不明显,但当PAM质量浓度(以总固体SS计)超过20 g/kg时,PAM的存在会严重抑制污泥消化,并且当PAM的质量浓度由20 g/kg增加至80 g/kg时,污泥的最大甲烷产量(以VSS计)由184.4 m L/g下降至72.9 m L/g,溶解性化学需氧量(SCOD)最大质量浓度由20.1 g/L下降至8.5g/L。PAM的存在增加了分子间的团聚性,进而减少了发酵微生物与消化基质的接触。     

油脂对污泥和餐厨垃圾厌氧消化的影响

探究了油脂对污泥和餐厨垃圾厌氧消化性能的影响。结果表明,油脂对污泥和餐厨垃圾厌氧消化的影响与油脂的含量相关。当油脂质量分数由0提高至30%时,生物气的产量(以挥发性悬浮固体VSS计)也由385 m L/g提高至489 m L/g,然而继续升高油脂含量会抑制生物产气。机理分析表明,适当提高油脂含量能够提高有机物的溶出、VSS的减量以及挥发性脂肪酸(VFA)的积累,从而为微生物提供了良好的条件。过高含量的油脂会抑制有机物溶出和VFA的积累。     

高盐高浓度有机榨菜废水厌氧生物处理系统构建研究

针对高盐高浓度有机榨菜废水厌氧反应器微生物系统启动时间长的问题,探讨复合式厌氧反应器HAR(Hybrid Anaerobic Reactor)微生物系统的快速构建.结果表明,反应器在温度20～25℃,接种厌氧污泥质量浓度为30 g/L,废水盐度为1.8%(Cl-计),负荷为1.5kgCOD/(m3·d)的条件下,启动运行62d后,可使进水COD为4500mg/L的高盐榨菜废水出水COD为440 mg/L,去除率达到90.11%.反应器pH值为7.3～7.6,VFA小于300mg/L,碱度为1 300～1 500 mg/L,氧化还原电位ORP小于- 330 mV,反应器运行稳定,启动完成,反应器厌氧生物处理系统构建的时间大幅缩短.从中心区到第6反应区的COD降解速率依次降低,COD分担负荷分别为5.01 kgCOD/(m3·d)、2.26 kgCOD/(m3· d)、1.16 kgCOD/(m3·d)、0.70 kgCOD/(m3·d)、0.75kgCOD/( m3·d)、0.29 kgCOD/( m3·d)、0.20 kgCOD/(m3·d),COD去除分担率分别为37.50%、22.16%、11.36%、6.82%、7.39%、2.84%、1.93%.SME监测表明,HAR反应器从中心区到第6反应区存在不同的优势微生物,中心区以甲烷八叠球菌、瘤胃甲烷短杆菌为主,外环第1至第6反应区以索氏甲烷菌为主.     

厌氧发酵连续运行中有机负荷与工艺参数相互作用研究

以餐厨垃圾为研究对象,在高温(55±1)℃条件下,采用连续湿式厌氧发酵技术研究发酵过程中进料有机负荷、日产气量、pH值、挥发性有机酸(VFA)质量浓度等参数的变化情况及相互作用关系.结果表明:厌氧消化过程中出现了4个阶段,即适应阶段、提高阶段、稳定阶段和超负荷阶段;反应达到稳定阶段时,反应器运行有机负荷为3.9 kg/(m3·d),系统pH值稳定在7.8左右,平均产气速率达到5.26L/d;负荷达到4.2 kg/(m3·d)时,对系统产生明显抑制作用.     

基于GA-BPNN模型的脱氮组合工艺中UASB工艺主导因子及最佳运行参数研究

以匹配后续主体脱氮工艺为目的,采用UASB工艺进行高浓度养殖废水前期厌氧预处理.在前期试验及动力学分析基础上,利用带动量的自适应学习速率梯度下降算法,建立BPNN模型,预测系统温度、系统有机负荷、进水pH值、碱度、进水氨氮浓度、COD、SS 7个生态因子对UASB厌氧过程的影响.采用分割连接权值(PCW)和偏导数(PaD)两种方法定量化分析网络各层神经元的连接权值,从而明确了既定进水条件下,匹配后续脱氮工艺的UASB厌氧过程的主导因子依次为温度、碱度及系统有机负荷.最后采用遗传算法对已建立的BPNN模型寻优,确定了系统最优运行参数.结果表明,UASB系统最优运行参数为:系统反应温度55 ℃,进水pH值8.2,进水碱度值2 649 mg/L,有机负荷1.8 kgCOD/(m3·d),进水COD 7 000 mg/L,进水氨氮质量浓度844.3 mg/L,SS为2 983.9 mg/L.这表明高温、高COD进水、高pH值及高碱度、高SS进水、低有机负荷、低氨氮进水质量浓度有利于提高系统有机物去除率.     

废弃碳源甘油强化污泥发酵生产挥发性脂肪酸的研究

针对污泥厌氧消化碳氮比不均衡导致挥发性脂肪酸(VFA)产量低的问题,在中温(35℃)条件下,通过向污泥发酵体系投加不同量的废弃生物碳源甘油,考察污泥和甘油混合比对p H、VFA、溶解有机物、生物气的影响。结果表明C/N为25/1对污泥厌氧发酵促进效果最好,p H最低值为7.1,VFA的最大含量为584 mg/g。进一步研究发现适宜C/N能够提高溶解性蛋白质和多糖的含量,从而为VFA的积累提供充足的物质基质。此外,C/N为25/1时,生物气的最大产量为2 141 m L。     

SO2-4对厌氧折流板反应器中颗粒污泥性能的影响

利用取自厌氧折流板反应器中的颗粒污泥,通过间歇试验,研究不同质量浓度的SO2-4对厌氧颗粒污泥性能的影响.结果表明,SO2-4对厌氧颗粒污泥性能的影响具有多重性,当SO2-4质量浓度≤3 000 mg/L时,SO2-4对颗粒污泥的厌氧生物降解过程有促进作用;当SO2-4质量浓度>3 000 mg/L时,SO2-4对颗粒污泥的厌氧生物降解过程有抑制作用,且抑制作用随SO2-4质量浓度的提高而迅速增大.当颗粒污泥有机负荷为4 kg COD/(m3·d)、COD与SO2-4质量浓度比为2.7～4、SO2-4质量浓度为2 000～3 000 mg/L时,ABR反应器运行效果最佳,此时系统COD去除率和出水碱度分别稳定在85%和2 500 mg/L以上;出水挥发酸(VFA)在200 mg/L以下;污泥比产甲烷活性(SMA)最高;SO2-4的去除效果最佳.本研究为用厌氧生物处理高浓度硫酸盐废水提供必要依据.     

超声破解耦合蛋白酶强化污泥厌氧产甲烷的研究

本文在厌氧反应器探究了超声破解对生物酶强化污泥厌氧消化的影响,实验结果表明超声能促进生物酶强化污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸,且最佳的超声能量密度为0.9kW/L,相应的VFA的产量为2596mg/L是空白组的1.5倍。超声能量密度对VFA的组分影响不明显。超声能够促进污泥中溶解性化学需氧量,溶解性蛋白质和多糖的增加,为后续产酸菌提供了发酵基质。     

高效厌氧反应器处理啤酒废水的试验研究

在(35±1)℃条件下,采用高效厌氧反应器对青岛啤酒股份有限公司的生产废水进行处理,研究了厌氧反应器的启动和运行情况,分析了回流比、温度和上升流速等因素对反应器的影响.结果表明,厌氧反应器的容积负荷可达21 kg COD/(m3·d),COD去除率稳定在80%以上,出水挥发酸质量浓度低于350 mg/L,平均每去除1 kgCOD产生0.26 m3沼气.启动结束后,颗粒污泥的平均沉降速度由40.3 m/h提高到73.4 m/h,污泥密度由0.78 g/cm3升高至1.02 g/cm3,0.5～1.5 mm粒径的颗粒污泥占66%.同时,在25℃的运行条件下反应器的容积负荷降至9 kg COD/( m3·d),温度升高后反应器的运行可以较快得到恢复.     

高压均质/碱协同强化土霉素菌渣溶胞效果研究

为了提高菌渣厌氧消化性能,采用碱解法、高压均质法、碱/高压均质法及高压均质/碱等4种方法对土霉素菌渣进行处理,通过考察菌渣细胞形态和COD溶出率,研究适宜土霉素菌渣溶胞处理的方法及其运行条件,并通过生化产甲烷潜力(BMP)试验考察菌渣可生化性的变化。结果表明:处理后菌渣细胞结构均被破坏;联合作用时,高压均质和碱2种方法之间存在协同效应,且高压均质/碱法效果最好;高压均质/碱协同作用时,碱投加量对菌渣溶胞效果影响最大,其次是高压均质压力和高压均质次数。最佳处理条件为Na OH投加量0. 09 g/g TS,高压均质压力120 MPa,高压均质次数3次,此时,菌渣COD溶出率达到75. 03%。BMP试验结果显示,处理后土霉素菌渣的厌氧产甲烷能力较原菌渣提高了3. 26倍。     

尼罗红荧光染色法的优化及应用

以自主筛选的小球藻为材料对尼罗红荧光染色进行条件优化,并用该方法追踪微藻在污水中的油脂含量变化。实验发现,微藻只有经过超声波破碎,染色才会出现荧光,DMSO的添加会增强荧光反应。最终确定其染色条件为:DMSO与藻液体积比为1∶5,超声波破碎5 min后染色5 min,NR质量浓度1.5μg/m L。在其应用方面发现,微藻的油脂积累量只有培养基的一半,说明污水不利于微藻油脂的积累;最佳采收时期为平稳期,此时微藻的产量和油脂含量达到最高。     

UASB和MBR组合工艺处理生活垃圾焚烧发电厂渗滤液

以江苏某处理规模为150 m3/d垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程为例,介绍了升流式厌氧污泥反应床(UASB)和膜生化反应器(MBR)组合处理工艺在焚烧厂渗滤液处理中的应用情况。工艺首先采用厌氧工艺降低处理水体的有机物负荷,在水体中有机污染物浓度得到一定降低的条件下,采用MBR工艺进一步降低水体中的氨氮和有机污染物浓度。经过处理后,出水CODCr可降低至1 g/L以下,出水氨氮低于25 mg/L。