木薯酒精废水高温厌氧发酵产氢研究

以木薯酒精废水为厌氧发酵产氢底物,以中温(37℃)厌氧颗粒污泥作为接种物.研究了高温条件(60℃)下厌氧发酵产氢的可行性;并比较了60～80℃条件下的累积产氢量,产氢速率和液相发酵产物组成,以确定温度对木薯酒精废水厌氧发酵产氢的影响以及不同温度下厌氧发酵产氢菌的代谢类型.结果表明,60℃时累积产氢量为383 mL(木薯酒精废水用量140 mL)、产氢率为70.0 mL(以每克挥发性固体(VS)计),中温厌氧颗粒污泥适合作为高温条件下木薯酒精废水厌氧发酵产氢的接种物;从60℃升高到80℃时,累积产氢量逐渐下降,最大产氢速率逐渐降低,80℃时产氢完全受到抑翩.70℃为产氢的临界点,低于70℃时厌氧发酵产氢菌的代谢类型属典型的丁酸型发酵,此过程中伴随着大量氢气产生,大于等于70℃时,正丁酸生成受到严重抑制,累积产氢量迅速降低;氢气的产生主要来自于溶解性碳水化合物的分解.     

不同热处理温度对污泥厌氧发酵产氢的影响

污水处理厂污泥产生量日益增加，对环境的影响倍受关注。污泥除了含有大量的葡萄糖、蛋白质等有机物外，还包括大量的微生物，具有厌氧发酵产氢的潜能。通过批式实验系统研究了热处理污泥厌氧发酵产氢情况。研究结果表明，经过适当热处理，可以抑制耗氢菌，同时能保持产氢菌的活性，另外，对污泥还有一定的融胞作用，使污泥中溶解性的糖和蛋白质的含量增加，提高预处理污泥的产氢效率；最佳的热处理温度为75℃，处理后污泥进行厌氧发酵产氢的最大累积产氢量为18.32 mL，比产氢率3.49 mL/g VS。     

响应面分析法优化稀土废水MAP沉淀法脱氮

经过预处理后的稀土生产废水，其氨氮浓度大幅降低，但并未达到中华人民共和国《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）中氨氮浓度限值。实验通过响应面分析法中的Box-Behnken实验设计（BBD），取pH、n（Mg）：n（N）、n（P）：n（N）3因素，采用Design-Expert 8.0.6，建立合适的剩余氨氮浓度及剩余总磷浓度模型，得到回归方程，并分析模型各项指标，各因素及其相互作用对剩余氨氮浓度及剩余总磷浓度的影响。利用预测模型预测最佳实验条件，在最佳实验条件下验证预测结果，并对沉淀物进行X射线衍射（XRD）分析。结果显示，二次响应模型适用于剩余氨氮浓度及剩余总磷浓度，2个模型均拥有较好的拟合程度、可信度及精密度，最优反应条件为：pH=9.88、n（Mg）：n（N）=1.50：1、n（P）：n（N）=1.38：1时，剩余氨氮浓度为46.58 mg/L，剩余总磷浓度为7.85 mg/L。在最优条件下所得到的沉淀物并非纯净的MgNH₄PO₄·6H₂O，还有Mg₃（PO₄）₂·22H₂O生成。     

蓝藻与污泥混合厌氧发酵产沼气的初步研究

为了实现太湖蓝藻打捞后的快速处置，对厌氧颗粒污泥、消化污泥、剩余污泥与蓝藻混合厌氧发酵产沼气进行了研究。结果表明，蓝藻与污泥混合可以有效促进沼气发酵。在蓝藻与厌氧颗粒污泥物料比为6∶1时，产气效果最佳，沼气产率为73 mL/g VS，平均甲烷含量为69%，最大产气速率为138 mL/d，累计产甲烷量为50 mL CH₄/g干物质，分别是蓝藻与消化污泥、剩余污泥混合发酵时的1.5倍和2.3倍。厌氧颗粒污泥、消化污泥、剩余污泥与蓝藻混合，其VS降解率为11.40%～13.73 %，COD减少了27.97%～46.38%。厌氧发酵对蓝藻藻毒素的含量有较大影响，分别从356、366和244 μg/L降低到检测限5 μg/L 以下。     

污泥的分形维数与粒度随统计样本的变化特征

研究了厌氧折流板反应器(ABR)中成熟颗粒污泥和某污水处理厂回流、厌氧、曝气、消化4个单元中絮状污泥的一维、二维分形维数(D₁、D₂、D′₂)及平均粒径在不同统计样本数下的变化规律。结果表明，当统计样本数达到200以上时，ABR中成熟颗粒污泥的D₁、D₂、D′₂值趋于稳定；当样本数达到300以上时，某污水处理厂4个单元中絮状污泥的D₁、D₂、D′₂值也分别趋于稳定。此外，1^#ABR中的颗粒污泥在统计样本数达到350以上时其中位直径趋于稳定，而2^#ABR和某污水处理厂4个处理单元中的污泥，在试验样本数下并未达到稳定。基于研究的结果和相关文献的结论，研究认为，如果需要得到稳定的平均粒径结果，可能需要大量的统计样本数，该样本数至少要大于600。     

酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的定量结构 活性相关研究

测定了酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的logIC₅₀值，以量子化学参数为自变量，应用偏最小二乘法（PLS），建立了酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的定量结构活性相关（QSAR）模型。模型所提取的PLS主成分所能解释的因变量总方差的比例Q²_cum为0.820，表明模型具有较好的稳定性和预测能力。模型的结果表明，影响酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的主要因素是logkow、CCR和E_homo，酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的logIC₅₀随着分子logkow的增大而减小，随着E_homo和CCR的增大而增大。     

富集同型产乙酸菌污泥厌氧产酸

在污泥厌氧发酵产酸过程中,以富集同型产乙酸菌的污泥为研究对象,通过pH值、种泥浓度和底物浓度的变化,对发酵过程中有机酸分布和乙酸累计情况进行实验研究。实验结果表明,碱性条件有利于产乙酸菌的生长,但影响产氢产乙酸菌,尤其是丁酸降解菌的作用。产氢产乙酸菌和同型产乙酸菌的互营作用在发酵6 d后广泛存在;底物浓度过大,产氢产乙酸与同型产乙酸的互营机制受到抑制。     

汽爆秸秆高温固态发酵沼气的研究

沼气液态深层发酵及秸秆的物理、化学和生物预处理方式存在效率低、污染重等问题。为了解决这些问题，对蒸汽爆破预处理方式以及固态发酵在玉米秸秆沼气化中的应用进行了研究。秸秆经过蒸汽爆破预处理后，在50℃的高温条件下进行固态发酵沼气，甲烷产量达到138.2 mL/g TS。通过单因素实验优化，确定最佳发酵条件为：固液比1∶7，初始pH值7.5，接种量35%，NH₄HCO₃添加量0.04 g/g干汽爆秸秆，纤维素酶用量30 IU/g干汽爆秸秆，发酵温度50℃。在上述实验条件下，汽爆秸秆的甲烷产量提高至153.0 mL/g TS，是未汽爆秸秆的2.9倍。发酵后秸秆纤维素和半纤维素的降解率分别为59.86%和67.22%。因此，蒸汽爆破预处理有助于提高秸秆的产气量和降解率。高温固态发酵不仅可以缩短发酵延迟期，提高产气效率，而且发酵结束后不会产生大量废液，对环境友好。     

温度和初始pH对农业固体废物暗发酵产氢的影响

以猪粪、鸡粪、玉米秸秆、餐厨垃圾和厨余垃圾等5种农业固体废物为底物,采用修正的Gompertz模型,研究了典型农业固体废物暗发酵产氢动力学和代谢产物变化规律,探讨了不同温度和初始pH条件下的主要产氢代谢途径。结果表明:温度和初始pH对农业固体废物暗发酵产氢具有显著影响;高温组累积产气量和氢气百分含量显著高于中温组。在55℃高温且pH为6.0的条件下,餐厨垃圾暗发酵产氢效果最佳,累积产气量和氢气百分含量最大,为1 100 mL和73.58%,最大产氢速率和产氢潜力分别为37.11 mL·h~(-1)和660.30 mL;厨余垃圾暗发酵产氢效果次之,鸡粪产氢潜力最差。在暗发酵产氢末期,以鸡粪为底物的代谢产物的氨氮浓度最高,过高的氨氮浓度可能抑制了产氢过程。VFA分析表明:不同底物和条件下丁酸浓度均最高,且含有少量乙醇、乙酸、丙酸等;暗发酵产氢代谢途径是以丁酸型发酵为主的混合型发酵。通过温度、初始pH等非生物性控制因素的优化调控,显著提高了农业固体废物暗发酵产氢潜力和底物利用效率,为生物制氢的技术研发与工程应用提供参考。     

长泥龄膜生物反应器中活性污泥的膜污染研究

长泥龄膜生物反应器(MBR)内污泥性质与普通活性污泥有显著差异。利用一污泥停留时间长达300 d的膜生物反应器研究了污泥浓度、过膜压力和错流速率对长泥龄活性污泥膜污染特性的影响。研究结果表明，使用0.2 μm微滤膜错流过滤时，浓差极化阻力R_cp和滤饼层阻力R_c是膜污染的主要影响因素，各占总的膜阻力R_t的23%～63%和31%～73%。与之相比，膜内部阻力R_if和膜固有的阻力R_m只占总的膜阻力Rt的0.7%～2.4%和1.2%～6.4%，几乎可以忽略不计。随着污泥浓度，过膜压力的增大和错流速率的减小，膜污染逐渐加剧。因此，降低过膜压力，提高流速，可以有效减缓膜污染，减少清洗频率，延长膜组件的使用寿命，从而节约操作成本，推广应用。