水生植物酸碱预处理对厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响

采用酸碱预处理乌梁素海典型沉水植物龙须眼子菜和挺水植物芦苇，通过厌氧发酵动力学分析、还原糖变化及微观结构解析，研究酸碱预处理对水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响。实验结果表明，酸碱预处理后水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷两阶段累积产气量、氢气及甲烷含量均显著提高，酸处理效果优于碱处理。采用0．5mol／LHCl预处理龙须眼子菜效果最佳，最大氢气、甲烷含量分别达42．65％和52．82％，产氢气速率为4．118mL／h，产甲烷速率最高达14．199mL／h。芦苇经1mol／LHCl预处理效果最佳，最高氢气、甲烷含量分别为32．22％和65．26％。扫描电镜微观结构分析表明，酸碱预处理可显著破坏芦苇、龙须眼子菜的纤维素结构，有效增加植物与微生物接触面积，有利于厌氧发酵联产氢气-甲烷工艺的快速启动和稳定运行。     

微量金属元素及其配合物对厨余垃圾甲烷发酵的影响

生物可利用的微量金属元素不仅能够保证污染物以最大的速率转化，而且还可以使某些特殊的转化得以发生，并提高微生物对有毒污染物质的耐受能力。在研究厨余垃圾总固体浓度(total solid, TS)、接种量和C/N比对厨余垃圾厌氧发酵影响的基础上，重点探讨微量金属元素钴及其配合物丝氨酸对厨余垃圾厌氧发酵甲烷产量及关键酶含量的影响。结果表明，当TS为0.5%、接种污泥量为100 mL/L和C/N比为20∶1时，厨余垃圾厌氧发酵的甲烷产率较高，为367 mL/g COD；添加2 μmol/L的微量金属元素钴-配合物丝氨酸时，甲烷产率则提高到432 mL/g COD，相应地，辅酶M的含量由空白实验的41.21 μmol/g VSS提高到54.64 μmol/g VSS，辅酶F₄₂₀的含量由0.31 μmol/g VSS提高到0.48 μmol/g VSS。     

芦苇厌氧联产氢气-甲烷过程中古菌群落特征解析

采用厌氧联产氢气-甲烷工艺研究芦苇能源化利用潜力,解析联产过程中古菌群落特征和演替规律。产气情况表明,芦苇经纤维素酶预处理后累积产气量和氢气、甲烷产量显著提高。聚合酶链式反应—变性梯度凝胶电泳(PCR—DGGE)分析可知,厌氧联产过程中古菌群落结构发生了规律性变化,产甲烷阶段古菌微生物多样性显著高于产氢阶段,产氢阶段古菌群落结构相似性较高,随着产甲烷的进行古菌群落相似性降低,微生物多样性提高。甲烷囊菌属(Methanoculleus)、产甲烷古菌(Methanogenic archaeon)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)和uncultured Methanosarcinales archaeon是芦苇厌氧联产过程的优势微生物,其中产氢阶段的优势菌为uncultured Methanosarcinales archaeon,能够利用乙酸途径产甲烷;产甲烷高峰期,古菌群落丰富,Methanoculleus bourgensis是产甲烷阶段优势菌。研究结果为秸秆厌氧联产工艺的生物强化与稳定运行提供了重要的微生物学依据。     

水体铯污染的生物效应与修复植物筛选

研究铯对水生植物的生物效应,筛选对铯富集能力强的水生植物,能够为水体铯污染的修复治理提供方法依据。设计铯污染浓度为0、0.5、2.5和10 mg/L,9种水生植物,3次重复,研究铯对不同水生植物生物效应(BE)和不同水生植物对铯的吸收和富集情况。结果表明,不同植物对水体铯污染有不同的反应。就增加鲜重而言,绿萍、水花生、轮叶狐狸藻、水蓼、水葱增加鲜重大于对照;眼子菜、水葫芦、水稻增加鲜重小于对照;不同植物的铯含量不同。平均铯含量依次为水花生水蓼水稻水葫芦水葱眼子菜轮叶狐狸藻绿萍,其中水花生为935.12 mg/kg DW,水蓼为825.93 mg/kg DW,水稻为723.38 mg/kg DW;不同植物清除水体铯污染的能力不同。收获时水体铯浓度降低最多至最少的依次是水蓼、水花生、水稻、轮叶狐狸藻、水葱、水葫芦、绿萍和眼子菜。根据生物效应、植物铯含量、水体铯减少情况,水花生、水蓼、水葫芦和水稻可以作为铯污染水体修复植物。     

添加NaOH对水生植物固体厌氧发酵产甲烷的作用

为了提高木质纤维素生物质的甲烷产率,固体厌氧发酵以及预处理技术得到了广泛应用。本研究以水生植物菹草为例,探讨了厌氧固体发酵同步碱处理提高甲烷产率的可行性。采用2种来源的微生物(厌氧污泥和牛粪),初始生物质浓度为20%TS(total solid,总固体重量),考察不同的NaOH添加量(基于反应体系总TS 0%、2.0%、3.5%和5.0%)对菹草厌氧发酵产气和固体水解效率的影响。结果表明,与对照实验组相比,初始NaOH加入量为3.5%时,接种污泥和牛粪的实验组中甲烷总产量分别为787.1 mL和1 165.4 mL,与对照实验组相比(619.1 mL和834.8 mL),分别提高了27.1%和39.6%,而且接种牛粪的实验组中单位挥发性固体(VS)产甲烷率最高,为186.5 mL/g。对发酵后的木质纤维素残渣组分进行分析,结果表明,NaOH有助于促进菹草中纤维素及半纤维素的分解,以及木质素结构的破坏,从而提高了菹草厌氧发酵产气产甲烷效率。     

典型农业废弃物干式厌氧发酵产氢影响因素的研究

以5种典型农业废弃物(猪粪、鸡粪、秸秆、餐饮垃圾和厨余垃圾)为研究对象,采用干式厌氧发酵产氢技术,研究不同初始pH、温度对产氢潜力和代谢途径的影响。结果表明,当中温、初始pH为7.0时,餐饮垃圾产氢效果最佳,最大累积产氢量为261.96mL,最大产氢速率为15.18mL/h,氢气体积分数最大值为64.61%;当中温、初始pH为6.0时,秸秆产氢效果最好,最大累积产氢量为254.41mL,最大产氢速率为24.50mL/h,氢气体积分数最大值为65.54%。5种农业废弃物干式厌氧发酵产氢的代谢途径均以丁酸型发酵为主。     

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。     

NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响

以稻秸和蓝藻为原料,在实验室自制小型发酵装置内进行混合物料厌氧发酵实验,研究不同质量分数NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响。结果表明,经过NaOH预处理后,稻秸组分被破坏,产气量较对照组有明显增加,发酵时间缩短。扫描电镜观察显示,经碱性预处理过的稻草秸秆孔隙度增大,机械组织暴露,酶解的有效比表面积增大,酶解速率加快。NaOH质量分数为6%的处理组产气效果最好,总产气量比对照组高出248%,且甲烷平均含量达到58.89%,预处理效果最为理想。     

湿热水解预处理对餐厨废弃物液相厌氧发酵产氢潜力的影响

为研究湿热水解预处理方法对餐厨废弃物液相厌氧发酵效果的影响,选取不同温度(80、120、150和200℃)、处理时间(40、50、60和70 min)和加水比例(40%、60%、80%和100%)条件下对餐厨废弃物进行预处理,并在中温(37±1)℃条件下对液相进行厌氧发酵潜力实验。结果表明:湿热水解预处理可有效提高餐厨废弃物液相的生物可利用性,进而提高厌氧发酵的产气效率,其中加水比例40%,150℃处理60 min条件下可浮油脱出量最高为67.7 m L/kg,与原样相比提高了2.65倍;氢气含量最高为62%,最高产氢速率为15.57 m L/h,累积产氢最高达194.28 m L/g VS,与原样相比分别提高了3.6、5.4和20倍,说明湿热水解预处理可有效提高餐厨废弃物液相的产氢潜力。     

NaOH预处理对杂交狼尾草厌氧发酵产沼气的影响

研究了Na OH预处理对杂交狼尾草厌氧消化制沼气的影响。采用质量分数分别为0%、2%、4%、6%和8%的Na OH溶液对杂交狼尾草进行碱预处理,在中温(35℃)、TS质量分数6%、接种率20%及初始p H为7.0条件下,进行厌氧发酵实验。对比了处理前后原料木质纤维素含量,探讨了不同浓度预处理对发酵过程沼气产量、甲烷浓度、p H以及产气速率的影响。结果表明,Na OH预处理有助于提高杂交狼尾草厌氧发酵的产气量和产气速率,其中4%Na OH预处理为较优条件。经4%Na OH溶液常温浸润24 h后,杂交狼尾草木质素降解率最大,比未处理实验组提高了31.2%;厌氧发酵总产气量比未处理实验组提高了31.6%。     

稀盐酸预处理对稻草厌氧消化的影响

为探明稀酸预处理对稻草厌氧消化的影响,采用不同浓度的稀盐酸溶液对稻草进行了浸泡预处理,并在完全混合厌氧消化条件下,研究了稻草厌氧发酵过程中的产气量、甲烷含量,发酵液中COD、pH值及挥发性脂肪酸(VFA)的变化情况.结果表明,增大稀盐酸溶液浓度会提高稻草厌氧消化反应的效果.分别经4%、8%和12%的稀盐酸溶液浸泡预处理...     

超声与次氯酸钠耦合预处理剩余污泥的中温厌氧消化效果

以某城市污水处理厂剩余污泥为对象,通过实验研究了超声与次氯酸钠预处理对污泥的溶胞效果,以及对后续厌氧消化的影响。结果表明,超声与次氯酸钠耦合作用最优操作条件为超声声能密度1.0 W/mL,作用时间50 min。在此条件下,次氯酸钠投加量为4.023 mg/g SS时,对污泥厌氧消化改善效果最明显,剩余污泥产气率及甲烷含量较对照组分别提高了69.73%和10%。同时污泥VSS去除率由11.11%提高到21.24%,在一定程度上实现了污泥减量。     

USSB反应器预处理聚酯生产废水

采用上流式分段污泥床（upflow staged sludge bed）反应器对聚酯废水进行了预处理试验研究.反应器内厌氧污泥经过近70 d的培养驯化后,用于处理聚酯废水.当进水COD值为800～2000 mg/L,HRT约为16～20 h时,其COD去除率基本能稳定在50%～55%之间;聚酯废水经预处理后,其BOD5/COD值由原来的0.3左右提高到约为0.6,取得了较好的预处理效果.但系统的总产气量由培养期的约13 L/d降至0.8 L/d左右,其中甲烷气体的含量也由50%下降至约6%.     

Chemically coupled microwave and ultrasonic pre-hydrolysis of pulp and paper mill waste-activated sludge: effect on sludge solubilisation and anaerobic digestion

The effects of alkali-enhanced microwave (MW; 50–175 °C) and ultrasonic (US) (0.75 W/mL, 15–60 min) pretreatments, on solubilisation and subsequent anaerobic digestion efficiency of pulp and paper mill waste-activated sludge, were investigated. Improvements in total chemical oxygen demand and volatile suspended solids (VSS) solubilisation were limited to 33 and 39 % in MW pretreatment only (175 °C). It reached 78 and 66 % in combined MW–alkali pretreatment (pH 12?+?175 °C), respectively. Similarly, chemical oxygen demand and VSS solubilisation were 58 and 37 % in US pretreatment alone (60 min) and it improved by 66 and 49 % after US–alkali pretreatment (pH 12?+?60 min), respectively. The biogas yield for US 60 min–alkali (pH 12)-pretreated sludge was significantly improved by 47 and 20 % over the control and US 60 reactors, respectively. The biogas generation for MW (150 °C)–alkali (pH 12)-pretreated sludge was only 6.3 % higher than control; however, it was 8.3 % lower than the MW (150 °C) reactor, which was due to the inhibition of anaerobic activity under harsh thermal–alkali treatment condition.     

腐熟蓝藻与厌氧污泥混合厌氧发酵特性

采用批次小试实验对不同腐熟程度的蓝藻进行厌氧发酵产沼气实验研究。结果表明,新鲜蓝藻在30-35℃时腐熟7 d后,可在35℃的厌氧温度下获得最高的产气速率和246 mL/g COD的产气量,产气潜力为354 mL/g（VS）。厌氧反应15 d后,累计产气量、COD和VFA浓度趋于稳定。淀粉酶和脱氢酶的活性在厌氧反应初期受到抑制,蛋白酶活性和辅酶F420浓度在厌氧系统中逐渐增加,分别在第6天达到27.66μmol/（g VS·min）和第15天达到0.62μmol/g（VS）。15-18d是腐熟蓝藻适宜的中温厌氧发酵时间,少于以新鲜蓝藻为基质的厌氧消化时间。蓝藻腐熟过程促进了厌氧反应,腐熟7 d的蓝藻厌氧系统具有更高的微生物活性和产甲烷能力。     

厌氧接触式反应器预处理高浓度丙烯酸废水

采用厌氧接触式反应器,对自配丙烯酸(AA)废水进行预处理.反应器经污泥驯化稳定运行后,在HRT为12h,进水丙烯酸浓度为1000～3 000 mg/L,丙烯酸容积负荷为2～6 kg AA/(m3·d),污泥负荷为0.67～2.00kg AA/(kg VSS·d)的条件下,丙烯酸去除率达95%以上,出水丙烯酸浓度低于16...     

酸-碱处理对剩余污泥水解酸化的影响

剩余污泥中富含有机质和营养元素可回收利用物质,污泥水解酸化液中的有机酸在去除或回收利用氨和磷后可作为进水化学需氧量(COD)不足的污水处理厂的补充碳源。通过控制pH,对比分析了不同处理方式(单独碱处理、酸-碱处理和碱-酸处理)对污泥水解酸化的影响。结果表明,单独碱处理的溶解性化学需氧量(SCOD)溶出量比酸碱联合处理要大16%左右,预处理第8天,达到5 406.1 mg/L。采用先酸(pH 4.0,4 d)后碱(pH 10.0,4 d)预处理,乙酸产量达到74.4 mg COD/g VSS,占总SCFAs的60.5%,产量及其占总短链脂肪酸(SCFAs)百分比含量均高于其他预处理方式。且酸-碱处理方式下NO4+-N和PO34--P溶出要优于其他处理方式。而单独碱处理方式下污泥减量效果最好,VSS去除率为36.6%。     

沼液中臭味物质的去除方法及其对营养物质的影响

采用臭氧曝气法、粉末活性炭吸附法、颗粒活性炭过滤法、臭氧曝气-粉末活性炭吸附联用法、空气曝气-粉末活性炭吸附联用法对沼液中的氨气、硫化氢、吲哚、挥发酚类等主要致嗅物质的去除情况进行了研究,同时分析了不同方法对沼液中营养物质TN、DN、TP、DP等的影响。结果表明,采用粉末活性炭吸附法处理沼液,臭味物质的去除情况以及营养物质的保留效果最好,当粉末活性炭投加量为15 000 mg/L时,沼液中的硫化氢、吲哚、挥发酚已经完全去除,氨氮、氨气的去除率分别为11.42%、13.98%;DN、DP含量分别减少了10.46%、19.53%,但是TN、TP含量分别增加了6.26%、9.63%。