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.     

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.     

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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

两相厌氧工艺处理赖氨酸废水的试验研究

采用两相厌氧工艺(两级 UASB,Upflow Anaerobic Sludge Bed)处理模拟赖氨酸废水,实现产酸相与产气相的分离,并将硫酸盐还原作用控制在产酸阶段完成,达到去除SO42-和COD的双重目的.结果表明,一级UASB在水力停留时间(HRT)为9 h,水力负荷为0.7m3/(m2·h)时,COD及SO42-负荷分别达25.4 kg COD/(m3· d)和8.0kg SO42-/(m3·d),相应的去除率分别为47%和87%;二级UASB在HRT为10 h时,COD及SO42-的最大去除率分别为96%和95%;两相厌氧工艺总COD和SO42-去除率分别为97.2%和96.3%.     

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。     

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。     

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%.     

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。     

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。     

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。     

MBBR的生物反硝化特性

在讨论生物膜反硝化原理的基础上研究了移动床生物膜反应器(MBBR)的生物反硝化特性.在NO-3-N负荷为0.32 kg/(m3·d)条件下,MBBR系统达稳态时的平均生物膜量为33.7 mg/g,生物膜厚为100μm左右;生物膜的COD降解速率为166.5 mg/(g·h),硝氮降解速率为32.1 mg/(g·h).     

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.     

臭氧化技术在垃圾渗滤液深度处理中的应用研究

采用臭氧氧化法对生化处理后的垃圾渗滤液进行深度处理,考察了反应时间、臭氧投加速率、p H和温度对COD、蛋白质、色度以及生化尾水中的腐殖酸的去除效果,通过BOD/COD变化分析了臭氧氧化法对生化尾水可生化性的提高作用。结果表明:在p H 5.0,温度35℃,臭氧投加速率9.33 mg/(L·min),反应120 min的条件下,垃圾渗滤液的生化尾水中的COD、蛋白质、色度以及腐殖酸的去除率分别达到56.2%、90.5%、97.5%和93.0%,BOD/COD从0.32提升到0.56,生化性有了很大提高。     

硝酸盐负荷对新鲜垃圾稳定化的影响北大核心

基于厌氧生物反应器填埋技术,回灌不同浓度的硝化渗滤液,通过观察渗滤液水质变化和产气量,分析对新鲜垃圾稳定化进程的影响。结果表明,硝酸盐负荷对新鲜垃圾稳定化进程有一定的抑制作用。无硝酸盐负荷时,垃圾填埋柱渗滤液COD和氨氮浓度更低。回灌的硝酸盐负荷会抑制甲烷的产生,当硝酸盐负荷为5,15,25,35,50 mg/(kg·d)时,均未检出甲烷产生。     

硝酸盐负荷对新鲜垃圾稳定化的影响

基于厌氧生物反应器填埋技术,回灌不同浓度的硝化渗滤液,通过观察渗滤液水质变化和产气量,分析对新鲜垃圾稳定化进程的影响。结果表明,硝酸盐负荷对新鲜垃圾稳定化进程有一定的抑制作用。无硝酸盐负荷时,垃圾填埋柱渗滤液COD和氨氮浓度更低。回灌的硝酸盐负荷会抑制甲烷的产生,当硝酸盐负荷为5,15,25,35,50 mg/(kg·d)时,均未检出甲烷产生。