丁酸胁迫对产氢污泥以厨余为底物的产氢影响

采用丁酸对产氢污泥进行胁迫处理,经胁迫后的污泥接种厨余垃圾进行产氢实验,考察丁酸胁迫对提高产氢性能的影响。结果表明,低浓度胁迫能提高产氢污泥的耐丁酸性,从而提高产氢量,而胁迫浓度过高则抑制产氢污泥活性,胁迫浓度呈"horm esis"效应。实验采用的4 g/L胁迫浓度为最佳,反应结束后,丁酸浓度和产氢量分别为8 417.1 mg/L和63.72 mL/g VS,比空白提高了31.3%和114%。产氢过程中SCOD的主要来源是有机酸。对产氢污泥胞外多聚物(EPS)的测定表明,厨余垃圾酸化速率、氢气产生速率和EPS总量成正相关。     

厌氧序批式反应器产氢

以啤酒厂废水处理厂UASB中的厌氧污泥为种泥,葡萄糖为基质,研究了厌氧序批式反应器产氢。控制反应器内pH为4.0～4.5,温度为(36±1)℃,水力停留时间为8 h,当进水葡萄糖浓度为4 000 mg/L,容积负荷为12 kg/(m3.d)条件下,该厌氧序批式反应器实现了连续高效厌氧产氢。生物气中的氢气含量约为48%～53%,基质产氢率为1.1 mol/mol葡萄糖,COD去除率为15%～25%,最大比产氢速率为84.5 mol/(kg VSS.d)。液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占液相末端发酵产物总量的80%以上,表明该反应器内进行的是乙醇型发酵厌氧产氢。厌氧序批式反应器完全可以实现连续高效厌氧产氢,比较适用于日处理量较小的高浓度含糖废水。     

木糖高温厌氧发酵产氢的影响因素及两相产氢-产甲烷的能量转化效率

通过批次实验,考查了木糖高温(55℃)厌氧发酵中初始pH(5.0~10.0)和初始底物浓度(2.5~15 g·L~(-1))对产氢效率、液相产物以及木糖降解率的影响;并进行了两相产氢-产甲烷实验,对比单相产甲烷与两相产氢-产甲烷能量转化效率。结果表明:在初始pH=5.0或初始底物浓度为2.5 g·L~(-1)时无氢气产生,最大产氢率1.31 mol H2·(mol木糖)-1在pH=7.0,底物浓度7.5 g·L~(-1)时获得,同时木糖降解率和累积产氢量分别为97.48%和328.4 mL;其主要代谢副产物为丁酸和乙酸,属于丁酸型发酵。厌氧产氢后末端产物甲烷产率为274.9 mL CH_4·(g COD)-1,两相系统能量转化效率达到63.98%,高于单相产甲烷系统的49.39%。     

单室双阳极微生物电解池利用氢发酵废水产氢

为提高微生物电解池(MEC)利用氢发酵废水产氢速率,以丁酸为底物在微生物燃料电池(MFC)中驯化富集阳极产电微生物,采用单室双阳极MEC处理玉米秸秆的氢发酵废水,通过对关键过程参数的优化,实现氢发酵废水高效产氢。结果表明,当外加电压为0.8 V时,产氢速率和玉米秸秆氢发酵废水中COD的去除率分别达到(5.31±0.13)m~3·(m~3·d)~(-1)和(58±2)%。其中,乙酸、丁酸、丙酸、乙醇的去除率分别达到(95±2)%、(76.2±0.8)%、(93±3)%、(98±1)%。与单室单阳极MEC相比,单室双阳极MEC利用玉米秸秆氢发酵废水进行深度产氢的速率提高了1.22倍。此外,MEC生物阳极驯化方式对MEC利用玉米秸秆氢发酵废水产氢具有重要影响。与利用乙酸为底物驯化富集的生物阳极相比,以丁酸为底物驯化富集的生物阳极去除COD的能力和MEC产氢速率都有提高。     

厌氧序批式反应器产氢

以啤酒厂废水处理厂UASB中的厌氧污泥为种泥,葡萄糖为基质,研究了厌氧序批式反应器产氢。控制反应器内pH为4.0～4.5,温度为（36±1）℃,水力停留时间为8 h,当进水葡萄糖浓度为4 000 mg/L,容积负荷为12 kg/（m3.d）条件下,该厌氧序批式反应器实现了连续高效厌氧产氢。生物气中的氢气含量约为48%～53%,基质产氢率为1.1 mol/mol葡萄糖,COD去除率为15%～25%,最大比产氢速率为84.5 mol/（kg VSS.d）。液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占液相末端发酵产物总量的80%以上,表明该反应器内进行的是乙醇型发酵厌氧产氢。厌氧序批式反应器完全可以实现连续高效厌氧产氢,比较适用于日处理量较小的高浓度含糖废水。     

酸化冲击对低pH厌氧发酵系统性能的影响

为了研究酸化冲击对厌氧发酵有机废水能源回收系统的影响,利用自制的厌氧内循环反应器(anaerobic internal circulation reactor,AICR),以模拟糖蜜废水为底物,逐步提高进水容积负荷以模拟高容积负荷下出现的酸化冲击。研究了反应器酸化前后运行参数,并利用高通量测序检测了酸化后系统微生物群落结构。结果表明:酸化会导致颗粒污泥解体,产气速率和COD去除率下降,产甲烷活性严重抑制,同时发酵类型也发生转变。反应器酸化以后,发酵类型从丁酸型发酵类型转变为混合酸发酵类型,在进水负荷不变的情况下,总产气速率下降约50%,从2 100 mmol·(L·d)~(-1)下降至1 056 mmol·(L·d)~(-1)。酸化后的系统中,非产氢发酵细菌为优势细菌(54.7%),而产氢细菌所占比例较少(37.3%),未检测到产甲烷细菌。     

发酵产氢的动力学模型

发酵产氢已经建立和应用了一些动力学模型.对描述批次发酵产氢过程的动力学模型,描述各种因子对其影响的动力学模型,以及探讨基质降解速率、产氢细菌(HPB)生长速率和产物形成速率关系的动力学模型进行了综述分析.分析表明,改进的Gompertz模型被广泛用于描述批次发酵产氢过程；Monod模型则广泛应用于描述基质浓度对基质降解...     

初始pH对原污泥厌氧发酵产氢的影响

市政污泥(简称污泥)厌氧发酵产氢既可解决污泥的出路问题,又能产生清洁能源——氢气,是一种较为理想的处理处置方式。调节污泥适合的初始pH值能够提高污泥的产氢效率。为了考察不同初始pH值对污泥厌氧发酵产氢的影响,将未经任何预处理污泥(原污泥)的初始pH分别调到2.0~12.0,用于批式实验。研究表明:调节原污泥初始pH,适当条件下能促进氢气的生成。初始pH为强酸性条件时,污泥基本不产氢;初始pH在4.0~11.0,污泥总体产氢量也很低;初始pH=12.0条件下,污泥总体产氢量最高,比产氢率达到3.39 m L·(g VS)-1。不同初始pH下污泥的降解均以蛋白质降解为主。酸性条件下,蛋白质及糖类物质有一定降解;中性条件下,蛋白质及糖类物质都得到较好的降解,浓度均较低;碱性条件下,糖类物质的酸化较微弱,但蛋白质却得到较好的降解,降解蛋白质生成的TVFA由于甲烷菌受到抑制而产生积累。     

EGSB反应器处理产氢发酵液

以厌氧颗粒污泥为接种污泥，对厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器处理产氢发酵液的启动性能进行了研究。结果表明，在温度为（35±1）℃，水力停留时间（HRT）为6h的条件下，逐渐提高进水COD，经过40d连续运行，EGSB反应器启动成功。容积负荷达到14kgCOD／（m3·d）时，COD去除率约为80％，产气量为26．84L／d，甲烷含量为57．9％。     

垃圾渗滤液发酵产氢和产甲烷特性研究

以实际垃圾渗滤液作为厌氧发酵基质,研究了初始pH为7.0、中温(37℃)条件下的发酵产氢、产甲烷特性。结果表明,利用垃圾渗滤液作为基质发酵产氢或甲烷时,氢气的最大累积产量为24.33mL(以每克COD计,下同),甲烷的最大累积产量为91.59mL,产氢发酵在初期存在明显的迟滞期,但是产甲烷发酵不存在明显迟滞期;产氢发酵的液相末端产物中含有大量的挥发性有机酸和乙醇,乙醇、乙酸、丁酸质量浓度分别为487.23、1 175.21、1 225.78mg/L,相比产氢发酵,产甲烷发酵的液相末端产物中乙醇、乙酸、丁酸质量浓度均较低,分别为256.38、106.73、107.42mg/L;产甲烷发酵的最终pH是6.32,接近中性,而产氢发酵的最终pH为4.21,呈明显酸性;产甲烷发酵对COD的去除率(41.78%)高于产氢发酵对COD的去除率(32.14%),可能是产氢发酵液相末端产物中的乙酸能被产甲烷菌利用,而被进一步降解。     

类产碱假单胞菌JS45的硝基苯降解动力学

类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)JS45能以硝基苯作为唯一碳源、氮源和能源生长。在本研究中,设置了硝基苯起始浓度分别为50、100、150、200、250和300 mg·L~(-1)。结果表明:菌株JS45虽然在降解高浓度硝基苯过程中出现迟滞现象,但仍可完全降解。盐度能抑制硝基苯的降解。JS45在温度30℃、pH 7.0~9.0时降解效果较好。硝基苯降解动力学符合修饰Gompertz模型,当硝基苯浓度升高时,模型参数迟滞时间(λ)逐渐增加,最大降解速率(Rm)先增大后减小;当硝基苯浓度为214.61 mg·L~(-1)时,λ和Rm分别为57.0 mg·(L·h)-1和4.31 h。     

不同容积负荷下有机废水发酵产酸和产乙醇特性

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,研究了反应器在不同的水力停留时间(HRT)和不同进水容积负荷(VLR)下,高浓度有机废水发酵时产酸产乙醇特性。结果表明,在厌氧反应初期,随着反应器水力停留时间的减少和进水容积负荷的增加,反应器内的p H值降低后稳定在3.81~4.55之间,氧化还原电位(ORP)一直处于波动状态。反应器发酵液中主要成分浓度随进水容积负荷的提高而变化,且乙醇的浓度一直很低。当VLR为9 kg COD/(m3·d)时,乙酸浓度最高,且最高值为961.40 mg/L,当VLR为48 kg COD/(m3·d),乙醇平均浓度升高,最大值为142.98 mg/L。在乙醇平均浓度最大时,反应器稳定的平均产氢速率为887 m L/d。反应器运行前后颗粒污表面泥都有杆状微生物存在,但具有产酸特性的污泥表面胞外聚合物含量相对较少。     

超滤-膜接触臭氧氧化技术处理印染废水

采用超滤与膜接触臭氧氧化组合工艺处理印染废水二级生化出水,对超滤膜切割分子量、膜接触反应器膜长、臭氧浓度、气体流量和产水速率等工艺条件进行优化选择,并对该组合工艺的处理效果进行了研究。通过系列实验确定的优化参数为:超滤膜切割分子量100 kDa,膜接触反应器膜长2 m,臭氧浓度10 mg·L~(-1),气体流量0.6 L·min~(-1),产水速率1.4 L·h~(-1)。连续运行8 d,平均COD由131 mg·L~(-1)降到70 mg·L~(-1),平均色度由130度降到20度,平均浊度由11 NTU降到2.3 NTU,B/C值也由0.167提高到0.244。     

复合铁添加物对混合有机固废厌氧产氢的影响

将城镇污水处理厂的城市污泥与餐厨垃圾混合后,经厌氧消化处理后可产生能源气体氢气,从而达到资源化利用的目的.废铁屑是机械加工厂的固体废弃物,将其处理后可得到一种新型复合铁材料(FE/FEO).将城市污泥和餐厨垃圾预处理后按体积比1:1比例混合,分别等分放入2个反应器中,一个投加FE/FEO粉末作为为FE/FEO组,另一个不加FE/FEO作为对照组,考察了FE/FEO对上述混合有机固废厌氧产氢的影响.结果表明,在厌氧反应的24h内,FE/FEO组的最大氢气体积分数为61.4％,比不加FE/FEO的对照组增加了15％;FE/FEO组的累积产氢率和最大产氢率分别为49.0和22.7 L·kg4(以1 kg挥发性有机固体所能产生的氢气体积计),比对照组分别增加了56％和59％.FE/FEO组的亚铁离子质量浓度在第24 h达到最大,即109.8 mg-L-1.FE/FEO组产生的挥发性有机酸为2 675 mg·L-1,比对照组提高了15％.FE/FEO粉末中不仅含有零价铁、氧化亚铁,还有针孔状α-FeOOH,其结构松散、比表面积大,可对厌氧发酵系统中的微生物菌群起到支撑骨架作用.本研究结果可为提高有机固废厌氧发酵产氢效率提供参考.     

酵母菌对厨余垃圾厌氧发酵产乙酸的影响

研究了酵母菌对厌氧发酵过程中垃圾水解速率、挥发性有机酸(VFA)产量、乙酸产量的影响。结果表明：控制反应器中pH值为7时，接种酵母菌后，垃圾的水解速率明显提高，产酸速率和产酸量都明显高于不接种酵母菌的反应器，乙酸浓度能够达到9 458 mg/L，占挥发性有机酸总量的58.2%。垃圾本身含有的微生物对产酸也有促进作用，酵母菌和垃圾本身含有的微生物共同作用才能使得乙酸的产生最大化。     

膜生物反应器处理乙二醇乙醚有机废气

针对水性涂料使用过程产生的乙二醇乙醚有机废气,通过膜生物反应器进行处理,考察了进气浓度、停留时间、液体喷淋量以及循环液pH对净化性能的影响;研究了膜生物反应器降解乙二醇乙醚废气动力学;采用16S rRNA、宏基因组测序技术对微生物群落结构及功能基因进行了分析。结果表明,适宜的运行条件为停留时间10 s,循环液pH 7.60,喷淋密度1.2 m~3·(m~2·h)~(-1);生化降解乙二醇乙醚的最大反应速率为666.67 g·(m~3·h)~(-1);经过2次进气负荷的提高,反应器中的优势菌属发生变化,由30 d的Methyloversatilis、90 d的Methyloversatilis、Pseudomonas变为145 d的Thauera和Flavobacterium。膜生物反应器能够高效降解乙二醇乙醚有机废气,去除率可达99.6%,本研究为处理水性涂料产生的醇醚类有机废气提供了参考。     

生物膜与A/O工艺耦合快速降解氨氮

应用由城市污水处理厂序批式间歇反应器(SBR)中筛选得到的4株特殊氨氧化菌,分别在SBR和有回流的生物膜与A/O工艺耦合体系培养中,考察其降解低碳高氨氮废水的功能.结果表明,自养硝化与异养氨氧化菌的混合菌群较单一自养硝化菌株降解氨氮速率快;在生物膜与A/O工艺耦合系统中,自养硝化与异养氨氧化菌协同代谢加速氨氮氧化脱除,氨氮脱除速率远比SBR系统快.对生物膜与A/O工艺耦合系统中氨氮脱除动力学进行了研究,模拟了NH4 、NO2-质量浓度与氨氮脱除比速率之间的关系,模型得到了较好的验证.     

ZnO纳米材料对污泥厌氧发酵产氢的影响及其机理研究

在序批式反应器中探究了ZnO纳米材料(ZnO NP)对污泥厌氧发酵产氢的影响及其影响机理。结果表明:与空白组相比,5mg/L ZnO NP对污泥厌氧发酵产氢影响不明显,而120 mg/L ZnO NP能抑制污泥厌氧发酵产氢,并且氢气产量是空白组的23.4%;高浓度ZnO NP能抑制溶解性蛋白质和多糖的溶出,并能严重抑制蛋白酶、α-葡萄糖苷酶和氢化酶活。     

污泥回流对流化床生物膜—A/O活性污泥耦合工艺的影响研究

设计一套流化床生物膜(MBBR)—A/O活性污泥耦合装置处理城镇污水,考察了污泥回流对耦合工艺处理效率的影响,研究了系统中生物膜相和悬浮相微生物在有机物降解和脱氮反应中的活性差异。实验结果表明,当系统进水COD在200~400mg/L,进水氨氮在8.0~32.0mg/L,污泥回流比为1/8时,水力停留时间为12.4h,系统COD去除率平均值达81.4%,TN去除率平均值达70.6%,系统对较难降解城镇污水的处理具有明显的技术优势。污泥回流降低了生物膜相微生物的活性,而提高了悬浮相微生物活性,但生物膜相微生物活性速率仍高于悬浮相微生物活性。与传统活性污泥工艺相比,MBBR—A/O活性污泥耦合工艺将高活性生物膜引入,使悬浮污泥浓度极大降低,有助于减少污泥回流能耗与处理成本,具有明显应用价值。     

不同水力停留时间条件下PCL为碳源去除水产养殖水体硝酸盐的效率及微生物群落分析

以可生物降解聚合为碳源的固相反硝化可以避免水产养殖用水硝酸盐处理过程中碳源反复添加、碳源不足或过量等问题。水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)是生物反应器运行管理的主要参数之一,用固定膜反应器固相反硝化的方法研究了HRT对以聚己内酯(polycaprolactone,PCL)为碳源的反应器去除循环水养殖系统硝酸氮(浓度为170~197 mg·L~(-1))的效率的影响。研究结果表明不同水力停留时间对硝酸盐去除效率差异显著。在HRT为6 h和8 h时,硝酸盐速率分别为(0.55±0.32)g·(L·d)~(-1)和(1.05±0.33)g·(L·d)~(-1),且出水亚硝氮浓度和氨氮浓度均明显低于进水浓度;在HRT为4 h和2 h时,进出水硝酸盐浓度差异不明显。电子扫描显微镜观察显示PCL表面生物膜主要为杆状菌,应用傅里叶红外扫描观察发现使用前后PCL的化学结构没有发生明显改变。应用高通量方法测定的微生物群落结构表明,62%的细菌为Proteobacteria(62%),在鉴定出的细菌中,食酸菌属(Acidovorax),固氮螺菌属(Azospira),丛毛单胞菌属(Comamonas),代尔夫特菌属(Diaphorobacter),懒小杆属(Ignavibacterium),弗拉特氏菌属(Frateuria)可以同时降解PCL和进行反硝化。