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%.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

废弃物微藻厌氧消化产氢气和甲烷的优化研究

本文探究了影响微藻厌氧消化的因素(有机负荷、酶预处理、温度)并优化了工艺参数。结果表明:微藻生物质的最佳有机负荷为10. 0 g/L,相应的氢气最大产量为18. 8 m L/g (以单位挥发性有机质计算),挥发性脂肪酸最大产量为789 mg/L。蛋白酶预处理能够强化微藻水解酸化,且蛋白酶最佳剂量为1. 0g/L,氢气最大产量为20. 5 m L/g,pH最低值为5. 4。最后在产甲烷相中优化微藻厌氧消化的温度,35℃是产甲烷相最佳温度,甲烷的最大产量为238. 9 m L/g,高温环境产生的过程产物反馈抑制了产甲烷菌的活性从而导致甲烷产量下降。     

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%。     

含油污泥资源化处理及再生利用的技术研究

通过对含油污泥进行铝溶出实验和制备聚合氯化铝(PAC)及其应用研究,实现含油污泥的资源化处理及再生利用。结果表明,在70℃下,采用4 mol/L的硫酸30 m L,铝溶出率达到最大值44.04%,加入少量乙醇,其溶出率更大,但实际应用中会消耗很多能量,应予以考虑。对含油污泥进行再生利用的方法研究,采用盐酸处理含油污泥进行PAC制备并用其处理模拟染料废水,结果表明,在盐基度80%条件下,对于低浓度模拟染料废水,PAC最佳投加量为2.5 m L/L;对高浓度模拟染料废水,PAC最佳投加量为15 m L/L。     

碳源种类对同步脱氮除磷颗粒污泥除磷性能的影响

以厌氧/好氧交替运行培养的具有脱氮除磷功能的颗粒污泥为对象,研究不同碳源条件下对除磷特性的影响。研究结果显示,醋酸钠为单一碳源培养的颗粒污泥呈淡黄色,粒径分布较均匀,主要为双球菌和短杆菌,磷平均去除率为84.77%,厌氧末端释磷量平均为89.76 mg/L,最大释磷和吸磷速率分别为106.33mg/(g·h)和50.92 mg/(g·h);乙酸钠葡萄糖为复合碳源培养的颗粒污泥呈白色和淡黄色,粒径分布不均匀,主要为单球菌,磷平均去除率为93.06%,厌氧末端释磷量平均为75.52 mg/L,最大释磷和吸磷速率分别为92.84 mg/(g·h)和28.23 mg/(g·h),两种碳源条件下表现出良好的除磷能力。     

限氧EGSB反应器内颗粒污泥性能研究

研究限氧EGSB反应器内颗粒污泥的沉淀性能、产甲烷活性、形态、抗温度和负荷冲击等特性,以分析限氧EGSB反应器长期高效稳定运行的可行性.结果表明,限氧运行使得颗粒污泥的沉速降低,但仍能保持20.07～51.86 m/h的高沉速,保证了限氧EGSB反应器内约42 g/L的高污泥浓度;加入适量氧并没有对甲烷菌产生毒害作用,反而有所提高,提高幅度为11.94%.限氧EGSB反应器内颗粒污泥表面和内部微生物没有出现明显的分区分布,中高进水浓度时没有出现甲烷八叠球菌的明显优势;限氧EGSB反应器内颗粒污泥在经历温度和COD负荷双重冲击后,COD去除率明显降低,出水VFA明显增高,产气量明显降低,甚至出现不产气的情况.COD去除率的恢复很快,仅需20 d;出水VFA和产气也逐渐恢复,但有所滞后;微生物的恢复要慢些,扫描电镜结果表明,有些颗粒污泥表面的微生物细胞仍存在收缩现象.     

低相对分子质量有机酸对无机纳米颗粒吸附-解吸Ca~(2+)的影响

为了探讨低相对分子质量有机酸对无机纳米颗粒吸附-解吸Ca2+的影响,采用超声-离心-冻融方法提取蒙山茶园老冲积黄壤的无机纳米颗粒(≤100 nm),用热力学方法和NaNO3、HCl溶液解吸法,分别研究了柠檬酸、苹果酸、草酸3种低相对分子质量有机酸对土壤无机纳米颗粒吸附-解吸Ca2+的影响。结果表明,土壤无机纳米颗粒对Ca2+的吸附量均随平衡溶液Ca2+质量浓度增加而增加。加入柠檬酸、苹果酸后,土壤无机纳米颗粒对Ca2+的吸附量变化趋势相似,而加入草酸后吸附量变化趋势不同。土壤无机纳米颗粒对Ca2+吸附量依次递减的各柠檬酸添加组为0.1 mmol/L、0.5 mmol/L、1 mmol/L、CK、5 mmol/L、10 mmol/L,各草酸添加组为CK、0.1 mmol/L、0.5 mmol/L、1 mmol/L、5 mmol/L、10 mmol/L。低浓度的柠檬酸和苹果酸能够提高非专性吸附态Ca2+的解吸,而草酸和高浓度的柠檬酸、苹果酸能够提高专性吸附态Ca2+的解吸。     

接种不同污泥启动厌氧氨氧化ASBR反应器研究

采用ASBR反应器,分别以好氧硝化污泥和厌氧颗粒污泥为种泥,通过对氨氮、亚硝酸盐氮等指标的监测和数据分析、污泥颜色的观察,研究2个厌氧氨氧化反应器启动的可行性及其差异.结果表明,2个厌氧氨氧化反应器均可成功启动;采用好氧硝化污泥启动厌氧氨氧化反应器耗时142 d,启动前后污泥颜色变化不大,亚硝酸盐氮浓度超过20 mmol/L会对厌氧氨氧化产生明显的抑制作用;采用厌氧颗粒污泥启动厌氧氨氧化反应器耗时249 d,启动前后污泥颜色变化很大,从黑色逐渐变为砖红色,亚硝酸盐氮浓度超过13.4 mmol/L会对厌氧氨氧化产生抑制作用;分别用以上2种污泥启动的厌氧氨氧化ASBR反应器中占优势地位的厌氧氨氧化菌不同.     

高铁酸钾预处理强化污泥破解及厌氧产酸

在序批式污泥厌氧反应器中探究了高铁酸钾对污泥破解及厌氧产酸的影响。实验结果表明高铁酸钾对污泥具有较强的破解性,当高铁酸钾的质量浓度由0 mg/L增加至16 mg/L时,溶解性COD与总COD的比值由6.2%升至35.6%。同时污泥液相中溶解性蛋白质的质量浓度由561 mg/L增加至1 365 mg/L。高铁酸钾的浓度与挥发性悬浮固体(VSS)的减量具有一定的线性关系。当高铁酸钾的质量浓度为8 mg/L时,污泥厌氧产挥发性脂肪酸最大,并且最大值为895 mg/L,其浓度是空白组2.56倍。     

餐厨垃圾厌氧干发酵处理产甲烷潜力及动力学研究

研究采用中温厌氧干发酵反应器,针对餐厨垃圾厌氧干发酵过程中p H,VFA,COD和产气量的变化,结合修正Gompertz方程分析厌氧干发酵产甲烷的动力学过程。在中温厌氧干发酵系统负荷和初始条件下,分析厌氧干发酵产甲烷过程变化,建立厌氧干发酵产甲烷模型,对其预测和试验验证及误差进行分析。结果表明,在中温厌氧干发酵过程中p H先下降后上升,VFA浓度先增加后减少,COD去除率保持在76.02%~90.28%之间;修正Gompertz动力学模型,可以较好地分析餐厨垃圾厌氧干发酵产甲烷过程(决定系数R~20.99),经拟合,具有较高的产甲烷能力,且与试验结果显著相关;在检验水平a=0.05条件下,其方差分析的P值为0.938,大于0.05的显著性,表明模型能较好地预测厌氧干发酵累积产甲烷量。     

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。     

内源Fe2+活化过硫酸盐联合生物炭增强厌氧消化污泥脱水性能的研究

为实现厌氧消化污泥脱水性能提升，利用厌氧消化污泥内源Fe²⁺活化过硫酸盐(PDS)联合核桃壳生物炭开展其脱水性能调理，并探讨了作用机理。结果表明，调理体系在pH值为6、PDS质量浓度为6.2 g/L、生物炭投加量为25.6 g/L、粒径范围125～150μm条件下，低压抽滤后泥饼含水率为70.3%,厌氧消化污泥的毛细吸水时间(CST)降低至114.7 s, CST降低率达到81.3%,脱水性能明显提升。在调理过程中，PDS氧化污泥中含铁矿物释放内源Fe²⁺,进一步活化PDS生成·SO■和·OH,降解胞外聚合物(EPS),释放结合水，显著增强厌氧消化污泥脱水性能；生物炭能够吸附EPS中的亲水性有机物，并提供骨架支撑作用，实现脱水性能进一步提升。对抽滤后泥饼重金属分级提取结果表明，调理体系能够明显削弱污泥固相重金属的环境浸出能力，并降低其浸出毒性；环境效益成本比值(BCR)结果表明提出的联合调理手段可行性较强，需进一步研究实现工业化应用。     

厌氧氨氧化颗粒污泥的培养及影响因素

在EGSB反应器中快速启动厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺,总氮去除速率为0.931±0.006 kg/(m~3·d),总氮去除效率为90.5%±0.8%。培养得到厌氧氨氧化颗粒污泥和絮状污泥混合物,污泥平均粒径为307.5μm。高质量浓度的NO_2~-(143.25 mg/L)抑制厌氧氨氧化菌活性;N_2H_4可强化厌氧氨氧化,但高质量浓度的N_2H_4抑制厌氧氨氧化菌活性;短期添加丙酸盐(COD质量浓度0~400 mg/L)对厌氧氨氧化速率几乎无影响;厌氧氨氧化速率随Fe~(3+)浓度(0~1.2 mmol/L)的增加而增加。     

利用普通反硝化活性污泥快速启动厌氧氨氧化试验

采用有效容积为6.3 L的上流式流化床接种普通污泥,进行了厌氧氨氧化反应器的启动,研究了先富集反硝化污泥再启动厌氧氨氧化反应器的过程特征。首先投配硝氮质量浓度70 mg/L、以葡萄糖为碳源、COD为200 mg/L的模拟废水增强污泥的反硝化能力。运行6 d后,出水硝氮质量浓度在10 mg/L左右,反应器对硝氮的去除率稳定在80%以上,污泥具有较高的反硝化活性。随后投配氨氮质量浓度50~60 mg/L、亚硝氮质量浓度30~58 mg/L的废水进行厌氧氨氧化菌培养。培养一开始出水氨氮质量浓度就比进水低,第31 d氨氮的去除率达到50%以上。逐步提高进水氨氮和亚硝酸氮质量浓度,从100 mg/L、140 mg/L、200 mg/L到420 mg/L,氨氮和亚硝氮去除率亦不断提高。第40 d后,反应器氨氮去除量、亚硝氮去除量和硝氮增加量之比在1∶(1.3±0.2)∶(0.3±0.1)范围内小幅波动,表明厌氧氨氧化反应已经成为反应器内的主导脱氮反应。经过76 d的培养,在进水氨氮和亚硝氮质量浓度分别为405.23 mg/L和488.24 mg/L时,反应器对它们的去除率达到80%和95.22%,最大氮去除速率为0.93 kg/(m3·d)。研究表明,采用上流式流化反应器先富集反硝化菌再培养厌氧氨氧化菌和采用逐步提高进水负荷的启动策略,对于快速培养高活性Anammox污泥、启动反应器是有效的。     

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.