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.     

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。     

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.     

微量Co对餐厨垃圾厌氧消化的影响研究

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,采用中温(35℃)厌氧消化研究了微量Co对餐厨垃圾厌氧消化过程中的pH值、挥发性脂肪酸(VFA)、COD、产气速率及产气量的影响。结果表明:投加0.25~2.00 mg/(L·d)的微量Co均可以改善餐厨垃圾单相厌氧消化酸抑制的现象。至第25 d反应结束,C1~C4组(Co投加量分别为0.25 mg/(d·L)、0.50 mg/(d·L)、1.00mg/(d·L)和2.00 mg/(d·L))的COD的去除率分别比CK(对照)组的高5.75%、10.91%、7.97%和4.74%。CK的产气速率峰值和累积产气量分别为867 mL/(d·L)和13 798 mL/L,C1~C4处理的产气速率峰值分别为2 143 mL/(d·L)、3 193 mL/(d·L)、2 204 mL/(d·L)和2 510mL/(d·L),其累积产气量分别达到19 244 mL/L、24 433 mL/L、20 264mL/L和16 989 mL/L。C1~C4的产气速率峰值及累积产气量分别比CK的高147.17%~268.28%和23.13%~77.08%。其中,投加0.50mg/(d·L)的微量Co对餐厨垃圾厌氧消化酸抑制的缓冲作用最好且其COD去除率、产气速率峰值和累积产气量最高。因此,投加0.25~2.00 mg/(d·L)的微量Co均有利于缓解餐厨垃圾单相厌氧消化酸抑制的发生并提高厌氧消化效率和产气效率。     

荆门市静脉产业园餐厨垃圾、市政污泥联合发酵系统主要监控指标及控制措施

荆门市静脉产业园餐厨垃圾、市政污泥采用联合发酵工艺,结合厌氧发酵机理。本文分析了餐厨垃圾、市政污泥联合发酵系统运行过程中温度、pH值、有机负荷、C/N、Na^+、VFA、VFA/碱度等关键影响因子,并提出了相应控制措施来确保联合发酵系统安全、稳定、高效的运行。     

淘米水内在发酵特性与VFAs的量化关系变化规律

为了研究餐厨类废弃物定向产挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)的基质释放机理,将淘米水作为单一研究对象,探究其分别在原始状态和不同p H值下VS、SCOD、氨氮、可溶性糖与VFAs之间的量化关系和关联程度。结果表明,淘米水原始状态下有机质转化为VFAs的转化率较低,调节p H值使内在发酵特性含量和VFAs总量有显著增加,其中p H=7对其影响最大,VFAs产率(以VS计)为267. 14 mg/g,VFAs/SCOD比值为55. 84%,氨氮溶出量(以VS计) 20. 24 mg/g,可溶性糖转化率为88. 3%。VS和SCOD与VFAs关联程度大,其次是氨氮、可溶性糖,VFAs大部分由有机质水解产生,少部分来自氨氮溶出、可溶性糖转化。p H值不会改变量化和关联趋势,但使产酸天数和发酵周期提前。     

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。     

餐厨垃圾两相厌氧发酵工艺恶臭排放特征

为了研究餐厨垃圾两相厌氧发酵工艺的恶臭排放特征,以餐厨垃圾为发酵底物进行了中试规模的两相连续式厌氧发酵试验,对主要工艺单元,如餐厨垃圾堆放点和破碎点、酸化出料、产甲烷出料及产甲烷反应器排气口的臭气进行采集,采用三点比较式臭袋法分析臭气浓度,采用冷阱富集-GC/MS技术分析恶臭物质组成和质量浓度。结果表明:5个单元的恶臭污染都较严重,其中酸化出料、产甲烷出料和产甲烷反应器排气口的臭气浓度都达到了104级;5个单元共检出含氧类、芳香烃、硫化物、萜烯类和卤代烃5类29种物质,各单元总检出质量浓度分别为0.751 mg/m3、1.274 mg/m3、5.540 mg/m3、22.011mg/m3和38.548 mg/m3,其中硫化氢、柠檬烯、乙醛、丙醛和二氯甲烷的检出质量浓度较高;结合各组分的阈稀释倍数筛选出该工艺的主要致臭物质为硫化氢、乙硫醇、乙硫醚、甲硫醇、乙醛和丁醛;通过对各组分的健康风险分析,初步识别出该工艺健康风险较大的物质为硫化氢和丁醛,释放风险最大的单元为产甲烷反应器排气口。     

微量金属强化餐厨垃圾厌氧消化优化条件研究

采用L9(34)正交试验,研究了CoCl2·6H2O、FeCl2 ·4H2O及NiCl2·6H2O投加量对餐厨垃圾厌氧消化总固体(TS)、挥发性固体(VS)和COD减量及累积产气量的影响,确定了三因素的主次顺序及最优工艺条件.结果表明,当CoCl2·6H2O、FeCl2·4H2O及NiCl2·6H2O的投加量分别为0.1 mg/(L·d)、1 mg/(L·d)和0.4 mg/(L·d)时,餐厨垃圾厌氧消化减量及产气效果均最优.在此条件下,经过25 d单相厌氧消化,餐厨垃圾厌氧消化TS、VS、COD的去除率及累积产气量分别达到46.04％、61.02％、58.24％和27 433 mL/L,比不投加微量金属的处理分别高16.98％、28.12％、27.84％和48.63％.Co、Fe和Ni的投加量对餐厨垃圾厌氧消化TS、VS和COD去除率及累积产气量均有显著影响,其中Co的影响达到极显著水平;Co、Fe和Ni对餐厨垃圾厌氧消化减量及产气效率影响的主次顺序及显著性从大到小均为Co、Ni、Fe.     

部分亚硝化-厌氧氨氧化串联工艺处理餐厨垃圾厌氧消化液研究

针对餐厨垃圾厌氧消化液高氨氮(NH_4~+-N)浓度、低C/N比的特点,采用部分亚硝化(Partial Nitrification,PN)-厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium O_xidation,ANAMMOX)串联工艺,进行餐厨垃圾厌氧消化液处理可行性分析。利用启动成功的ANAMMOX反应器进行潜能试验,结果表明,该反应器所能承受的最大进水NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度及COD均为300 mg/L,由此确定亚硝化反应器进水NH_4~+-N质量浓度约为600 mg/L,COD为400 mg/L左右。在该进水条件下,调控亚硝化反应器温度为30℃,DO质量浓度为2~3 mg/L,进水pH=7.8~8.3,经过39 d成功启动亚硝化。进一步调控DO质量浓度在0.5~1.0 mg/L,成功实现部分亚硝化,出水NO_2~--N/NH_4~+-N质量浓度比在0.90~1.27,并于第15 d与ANAMMOX反应器联立。串联工艺整体TN去除率为82.5%,且主要由ANAMMOX工艺承担。研究表明,该串联工艺基本实现了餐厨垃圾厌氧消化液联合生物脱氮。     

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。     

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。     

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%。     

热碱预处理强化餐厨垃圾厌氧发酵产乙酸条件优化研究

在单因素试验的基础上采用Box-Behnken响应曲面法考察热碱预处理温度、p H值和时间的单独及交互作用对餐厨垃圾厌氧发酵产乙酸的影响,并建立了乙酸产量的数学模型。结果表明,在不同的热碱预处理操作条件下,餐厨垃圾厌氧发酵均表现为典型的丁酸型发酵。3个影响因子对乙酸质量浓度影响的显著性从大到小表现为p H值、时间、温度,其中p H值的影响达到极显著水平;各因子两两交互作用的影响均不显著。回归模型决定系数R2=0.9383,p=0.00180.05,模型拟合程度好且模型显著。热碱预处理强化餐厨垃圾厌氧发酵产乙酸的最佳工艺参数为:温度78.2℃,p H=12,时间25.5 min。回归模型的预测值(48.83 g/L)与多次实测值的平均值(46.78 g/L)的相对误差为4.38%,表明模型对试验结果具有良好的预测效果。     

驯化污泥投加量对剩余污泥产酸释磷的影响

以南京金陵啤酒厂水处理中心剩余污泥为原料,进行水解酸化回收碳源的研究。伴随挥发性脂肪酸(VFAs)的产生,污泥上清液中会出现大量的磷,最高质量浓度为72.59 mg/L,影响污泥液作为碳源回用。进一步研究驯化污泥投加比在污泥发酵过程中对VFAs和总磷的影响,得到结论:投加比为40%时,污泥产酸性能最好,VFAs质量浓度最高可以达到947 mg/L,产酸过程中总磷质量浓度增加,最高达到49.7 mg/L。     

气升环流反应器处理去油脂餐厨垃圾废水

利用气升式环流反应器,处理某连续运行的处理去油脂餐厨垃圾废水的UASB反应塔厌氧出水。结果表明,当进水由易降解啤酒变为难降解的UASB出水时,进水基质突变以及葡萄糖效应等会导致出水COD出现跃升。稳定期,当进水有机物质量浓度和氨氮质量浓度分别为1 500 mg/L和390 mg/L左右,水力停留时间为1.5 d时,COD和NH+4-N去除率分别达到70%和88.6%。反应器内30~90 mg/L的游离氨会对硝化菌的新陈代谢产生明显的抑制作用。出水NH+4-N和COD浓度能够达到CJ 343—2010《污水排入城市下水道水质标准》B等级规定。     

氨真空预处理对互花米草厌氧发酵特性的影响

为解决木质纤维结构对互花米草厌氧发酵过程的抑制作用,提出了氨真空预处理的方法.在氨水体积分数为10%,真空度分别为0.03 MPa和0.06 MPa的条件下对互花米草进行预处理,然后在35℃,挥发性固体(VS)质量分散为6%的条件下对预处理后的原料进行批量厌氧发酵试验.FTIR、UV和XRD分析结果表明,该预处理方法可以有效促进木质素和纤维素无定型区的降解.批量发酵试验结果表明,在36d的发酵时间内,真空度为0.06 MPa和0.03 MPa处理组的累积产气量分别达到了 136.3 mL/gVS和110.1 mL/gVS,比对照组的99.5mL/gVS分别提高了36%和11%.VFAs分析结果表明,该处理方法可以提高互花米草的水解产酸速度,从而提高发酵液中VFAs的浓度.     

厌氧折流板反应器在制药废水处理中的研究

将厌氧折流板反应器控制在酸化水解阶段处理高浓度乙酰螺旋酶素制药废水,经过长时间的运行表明：该反应器结构简单,启动时间短,有效地提高了废水中挥发酸的浓度,缩小了pH值的变化范围,稳定了水质,改善了废水的可生化性．确保了甲烷发酵阶段的长期稳定运行。     

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。     

Fenton法降解餐厨垃圾废水恶臭的试验研究

基于Fenton法对水中有机污染物的强氧化能力,研究其对餐厨垃圾废水中恶臭物质的去除条件及降解特性.采用GC-MS分流进样(分流比5∶1)的方法,对目标物质进行分离,并选择离子(SIM)模式检测.餐厨垃圾废水各目标污染物质分离情况良好,共检出20种挥发性有机恶臭污染物,其总质量浓度为8.60 mg/m3.通过单因素试验,研究H2O2、Fe2+投加量、pH值、氧化时间对恶臭物质(以甲硫醇、乙酸乙酯和二硫化碳为代表)的去除效果;并利用正交试验进一步确定以上因素的影响程度,从而得出Fenton氧化试验的最佳反应条件:反应初始pH=5,H2O2投加量为0.98 mol/L,Fe2+投加量为10 g/L,反应进行120 min.此时目标分析物质总降解率达99.6％,水样臭阈值降低了 97％以上.试验结果满足环境恶臭污染物无组织排放限值,该法对高效降解餐厨垃圾废水异味具有参考价值.