进料浓度对鸡粪连续中温厌氧消化的影响

针对高固体鸡粪厌氧消化运行困难问题,利用完全混合式厌氧反应器(CSTR),通过逐级提高进料总固体浓度(TS)的方法,研究不同进料TS((5.20±0.56)%、(7.24±0.36)%、(9.30±0.26)%和(6.22±0.26)%)的鸡粪连续中温厌氧消化效果。实验结果表明,进料TS由(5.20±0.56)%提高为(9.30±0.26)%,挥发性固体(VS)产气率由(0.64±0.05) L·g~(-1)下降为0.07 L·g~(-1),有机物去除率明显减少,挥发性脂肪酸(VFAs)由(0.53±0.02) g·L~(-1)累积至(1.62±0.02) g·L~(-1),总氨氮浓度(TAN)和游离氨浓度(FA)分别由(1.06±0.11) g·L~(-1)和(0.07±0.02) g·L~(-1)累积至3.40 g·L~(-1)和0.68 g·L~(-1),消化过程受到氨抑制。采用Boltzmann模型对不同氨氮浓度下VS产甲烷率和VS去除率进行模拟,拟合结果表明,TAN升高所引发的FA持续累积导致高固体鸡粪厌氧消化氨抑制逐步形成,与VS产甲烷率相比,VS去除率对氨氮的抑制响应具有滞后性。降低进料TS至(6.22±0.26)%,氨抑制得到有效缓解,但反应器处于"抑制稳定状态"。因此,为保证反应器长期高效平稳运行,建议鸡粪连续中温厌氧消化的进料浓度不超过7.24%。研究为高固体鸡粪厌氧消化的工程化应用提供参考。     

一体化完全搅拌槽式反应器厌氧消化系统的启动运行试验研究

为提高废水厌氧生物处理的处理效率和稳定性,开发了一套内置气-液-固三相分离器的一体化完全搅拌槽式反应器(CSTR),并以糖蜜废水为基质,考察了一体化CSTR厌氧消化系统的启动运行特性,以期为实际工程应用提供适宜的工程控制参数。以啤酒废水污水处理车间的剩余污泥为接种污泥,在污泥接种量为5.5g/L、温度为(35±1)℃、水力停留时间(HRT)为18h、pH保持在6.5~7.5的条件下,通过逐级提升进水COD质量浓度(2 000、4 000、7 000mg/L)的方式启动一体化CSTR厌氧消化系统。结果发现,一体化CSTR厌氧消化系统的适宜进水COD质量浓度为4 000 mg/L,此时COD去除率为54.6%,产气速率达到17.4L/d,发酵气中甲烷体积分数为42.9%。进水COD提高到7 000 mg/L时,COD去除率和甲烷体积分数分别仅为20.0%、25.0%,这可能归结于该系统此时的生物量持有能力较低。     

不同厌氧消化反应装置的玉米秸秆产沼气比较

为了探究适合农作物秸秆进行厌氧消化产沼气的反应装置,选用单相反应装置连续搅拌反应釜(continuously stirred tank reactor,CSTR)和两相反应装置渗滤床(leach bed)上流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket,UASB)作为玉米秸秆厌氧消化的反应器,比较了玉米秸秆在这2种反应装置中的厌氧消化产气特性。研究结果显示,在水力停留时间为30 d、半连续的进料方式下,CSTR反应装置中有机负荷率(以原料VS计)为3.0 g·(L·d)-1时的VS甲烷产量为223 m L·g-1,而在相同的水力停留时间、批式进料方式下,L-UASB反应装置的VS甲烷产量为169 m L·g-1,前者原料中挥发性有机固体含量减少了53.7%,后者减少了43.5%,因此研究结果表明农作物秸秆的厌氧消化产气特性受反应装置影响较大。     

2种启动方式下CSTR厌氧甲烷发酵系统的运行特性比较

厌氧产甲烷菌生长缓慢,对生境环境尤为敏感,其富集难且慢,所以厌氧反应器的快速启动一直是热点研究问题。为摸清连续流搅拌槽式反应器(CSTR)处理糖蜜废水的适宜启动条件和调控方法,比较了两种启动方式下CSTR厌氧甲烷发酵系统的运行特性。结果显示,以啤酒废水污水处理车间的剩余污泥为种泥,在HRT为18 h、温度35℃条件下,进水COD为4 000 mg·L~(-1)时直接启动CSTR厌氧反应器,系统因挥发酸积累,产甲烷菌群活性受限,难以富集培养,经过近103d的运行,系统未形成高效的厌氧甲烷发酵微生物菌群结构体系;而当采用保持HRT18 h不变,进水COD阶段性提升至4000 mg·L~(-1)的启动方式时,产甲烷菌群活性较高,能在较短时间内得到有效富集和培养,CSTR能成功培养具有完整甲烷发酵功能的微生物菌,COD去除率可在65 d内达到56%,反应器成功启动。     

厌氧折流板反应器处理屠宰废水的实验研究

采用厌氧折流板反应器(ABR)处理屠宰废水,采用低负荷的方法驯化污泥,结果表明:其启动过程比较快,易培养出颗粒化的活性污泥;在常温下,当HRT=20 h,有机容积负荷为2.5 kg COD/m3·d时,COD的最佳去除率为94%;当进水浓度由1 500 mg/L提高到3 200 mg/L时,COD的去除率从91%降到86%,仅降低5%,表明厌氧折流板反应器对冲击负荷的适应能力较强.     

剩余污泥混合对絮凝污泥厌氧消化的强化

为了考察絮凝污泥与剩余活性污泥混合中温(35℃)厌氧消化效果,分析了不同混合比例、不同投配率下的总化学需氧量(TCOD)去除率、挥发性固体(VS)降解效果,通过p H值与氨氮浓度的变化来分析各反应器的稳定性。结果表明:污泥混合后消化效果明显得到提高,且污泥消化效率随着投配率的增加先提高后下降。5%投配率时,絮凝污泥/剩余污泥(VS比)为1∶2时厌氧消化效果最好,TCOD去除率达到47.8%,VS降解率达到46.8%,分解单位VS产气量达到了435 m L/g,p H值与氨氮浓度分别保持在7.4和269 mg/L左右,混合污泥厌氧消化系统较稳定。这说明与剩余污泥的混合消化能有效提高絮凝污泥的厌氧消化性能。污泥絮体的显微分析表明:厌氧消化过程中絮体面积百分比逐步减小,污泥结构逐步解体,可以解释污泥消化的微观过程。     

大型UASB处理阿维菌素废水厌氧污泥颗粒化研究

采用大型UASB反应器处理阿维菌素废水,接种好氧絮状污泥,经过189 d运行,成功实现了厌氧污泥颗粒化.通过调节反应器进水水质控制进水中阿维菌素浓度和长时间培养驯化,阿维菌素对厌氧消化的抑制影响基本消除.UASB反应器进水pH值4～5、COD 8890～12 100 mg/L、容积负荷达到10.5 kg COD/m3·d,COD去除率稳定在85%以上,出水COD为1308～1670 mg/L.     

pH控制下果蔬垃圾酸化反应器中微生物优势菌群识别

以污水处理厂厌氧消化池污泥作为接种物,考察中温,pH为4.0±1,有机负荷13 g·(L·d)~(-1),水力停留时间3 d的酸化反应器处理果蔬垃圾的运行情况,并通过16S rRNA高通量测序技术及厌氧滚管分离技术识别反应器内优势菌群。结果表明,在pH为4的全混流反应器(CSTR)运行过程中,发酵产物以乳酸为主。反应器稳定运行期,乳酸杆菌属(Lactobacillus)的相对丰度达81.9%,为反应器中优势菌属。经厌氧滚管技术分离筛选获得的菌株EL1为乳酸杆菌,其发酵类型为异型发酵。     

ICSTD反应器处理污泥的启动试验研究

新型内循环污泥浓缩消化反应器（ICSTD）处理污泥的启动运行试验采用某污水处理厂二沉池好氧活性污泥进行驯化培养，使反应器正常启动运行。在日处理量为50 L/d，进泥含水率为99.23％～99.46％，进泥VS/TS为0.65～0.73，进泥COD为4 115～5 780 mg/L，反应器容积负荷为1.31 kg COD/(m³·d)时，排泥含水率在96.2％～97.3％，排泥VS/TS为0.48～0.57，COD去除率在95％以上，出水pH在6.6～7.1，且上清液澄清。试验结果表明： ICSTD反应器处理污泥的启动试验，采用直接培养污泥启动的方式培养厌氧污泥历时66 d，能较快地培养厌氧污泥且运行稳定，对污泥的浓缩消化起到较好的作用，同时对反应器后续运行的消化效果提供了一个良好的条件。     

低COD浓度废水启动EGSB反应器

以厌氧活性污泥和好氧活性污泥接种于2个膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中,进水流量为10 mL/min,回流量为180 mL/min,进水COD浓度在180 mg/L左右,有机负荷率(OLR)为1.728 kg COD/m3·d左右,污泥负荷率(SLR)为0.19 kg COD/kg MLSS·d左右,出水COD浓度维持在40mg/L左右,COD去除率达80%以上.控制温度在32～35 ℃,pH在6.8～7.2,反应器内氧化还原电位在-340 mV以下,水力停留时间(HRT)4.2 h,上升流速4.86 m/h以及加入80 mg/L絮凝剂(硫酸铝钾),缩短了启动时间,促进了颗粒污泥的形成.分别经过60 d和120 d运行,反应器启动成功.结果表明,上升流速、絮凝剂和污泥类型对颗粒污泥的形成有影响;接种好氧活性污泥在低浓度COD下,合理控制负荷速率能成功启动EGSB反应器.     

强化循环厌氧反应器处理印染废水的中试启动研究

应用自主研制的强化循环厌氧反应器(SCAR)中试规模处理实际印染废水,研究反应器的启动特性。反应器接种厌氧颗粒污泥后启动运行83 d,形成连续内循环并实现了对印染废水处理的高效稳定运行。在进水COD浓度1 000~3 650 mg/L、系统容积负荷0.7~6.4 kg/(m3·d)条件下,废水COD和色度平均去除率分别达到55%和73%。反应器内较高浓度的NH+4-N保证了系统pH的稳定性,350~600 mg/L的NH+4-N浓度没有对强化循环厌氧反应器产生抑制作用,系统内也没有出现VFA(以乙酸计)积累。启动过程中,厌氧颗粒污泥的粒径增大、沉降性能变好。启动实验完成时,反应器内微生物的脱氢酶活性(以TF计)和辅酶F420浓度分别为3.4973 mg/(g·h)和0.1872μmol/g。     

中试规模IC反应器处理大豆蛋白废水的颗粒污泥培养和启动

实验研究了中试规模下,以城市剩余污泥接种IC反应器处理大豆蛋白废水时,厌氧颗粒污泥的驯化和反应器的启动过程。控制反应器内废水的温度在30~38℃、p H在6.8~7.5和挥发性脂肪酸(VFA)不高于600~800 mg/L的条件下,经过98 d运行,IC反应器对COD去除率达到80%~90%,容积负荷达到9.5 kg COD/(m3·d)。成熟厌氧颗粒污泥为黑色,边界清晰,呈椭球形,平均粒径d50为1.5 mm,粒径1 mm的颗粒占92.3%。扫描电镜观察发现,颗粒污泥中产甲烷鬓毛菌(Methanosaetaceae)占优势。     

共接种瘤胃微生物和厌氧污泥的水稻秸秆中试厌氧消化系统性能评估

针对富含木质纤维素底物利用效率低的问题,通过在中试厌氧消化系统中共接种瘤胃微生物和厌氧污泥来改善水稻秸秆中木质纤维素的水解,采用逐步提升底物有机负荷(OLR)的方式,评估了接种后水稻秸秆的厌氧消化效率。结果表明,在反应体系底物有机负荷达到4.26 g·(L·d)-1(以VS计)时,系统表现出最佳的厌氧消化性能,此时沼气产率为528 mL·g-1 (以VS计),甲烷产率为287 mL·g-1,容积沼气生产强度达到2.20 L·(L·d)-1。在反应器有机负荷从1.05 g·(L·d)-1提升到4.26 g·(L·d)-1的运行过程中,系统的纤维素降解率稳定在(71±2)%,半纤维素降解率稳定在(92±4)%,木质素降解率稳定在(15±3)%。这种稳定性表明反应器的连续运行成功地形成了高效的木质纤维素降解体系,结果可为实际规模化应用提供参考。     

土霉素对剩余污泥中温厌氧消化的短期和长期影响

在中温(35℃)条件下,考察了土霉素(OTC)对剩余污泥厌氧消化的短期和长期影响。在短期影响实验中,采用间歇实验装置研究了OTC浓度为5、50和500 mg/L时对累计甲烷产气量的影响。结果表明,50 mg/L的OTC短期暴露下中温厌氧消化污泥的产甲烷活性会受到急性抑制,但经过141 h的驯化后系统能够恢复产气,表明中温厌氧污泥经过驯化后,可处理含高浓度OTC的剩余污泥。采用完全混合反应器进行了为期230 d的OTC长期影响实验,反应器进泥中OTC浓度从0 mg/L逐步提高为40、200和1 000 mg/L,通过定期监测产气量、甲烷含量和挥发性脂肪酸等指标来表征反应器的运行状况。当OTC浓度≤200 mg/L时系统产气量和气体中甲烷含量稳定并且消化液中挥发性脂肪酸未出现累积,表明厌氧系统未受到影响。但在OTC浓度为1 000 mg/L时运行43 d(2个污泥停留时间)后,污泥中发酵产酸细菌类群代谢活性受到抑制,导致系统产气量下降。上述结果表明,经过驯化,中温厌氧消化系统可处理OTC浓度≤200 mg/L的剩余污泥。     

强化复合厌氧反应器处理农村生活污水的快速启动

针对常规单一厌氧反应器处理农村生活污水启动时间长、处理效率低等问题,构建了一种集填料型厌氧折流和厌氧滤池技术为一体的新型强化复合厌氧反应器,并对该反应器的启动方法和运行特性进行了探究。采用接种污水厂活性污泥,并通过逐渐缩短反应器水力停留时间(HRT)的方法,进行反应器的启动。结果表明,在运行时间为25 d时,反应器出水COD降至65 mg·L~(-1),COD去除率达70.7%;各格室pH和氧化还原电位(Eh)分别稳定在6.9～7.0和(-243±6)～(-289±6) mV;CH_4产生量达365 mL·d~(-1),反应器实现成功启动。其中,折流区单元对COD的去除占主导作用,折流区单元内污泥生长和填料挂膜状况良好。本研究构建的强化复合厌氧反应器能够成功实现快速启动,为其在农村生活污水处理中的实际应用提供了参考依据。     

UASB处理硫酸盐有机废水的启动

为了考察上流式厌氧污泥床反应器(UASB)处理含硫酸盐有机废水的特性,采用有效容积为10 L的UASB,研究了启动运行过程中COD和SO2-4降解情况、出水VFA和pH值、产气量及颗粒污泥比产甲烷活性(SMA)变化状况。结果表明,接种厌氧颗粒污泥,保持进水COD为1 500 mg/L,SO2-4浓度为100 mg/L,将HRT由24 h缩短至12 h以提高负荷,经历55 d成功启动了UASB反应器;当HRT为12 h,进水COD和SO2-4负荷为3.0 kg/(m3·d)和0.20 kg/(m3·d),COD和SO2-4的去除率分别达到80%和89%,出水VFA为3 mmol/L,产气量达9.5 L/d,颗粒污泥的SMA为86.4 mL/(g VSS·d)。     

MBBR一体式耦合短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥水

采用移动床生物膜反应器(MBBR)处理已回收磷后的实际污泥水,在进水平均氨氮浓度为167.51 mg·L~(-1)、HRT为22.24 h、DO为0.5 mg·L~(-1)和温度为24～26℃的条件下实现了一体式短程硝化-厌氧氨氧化过程的耦合,对氨氮和总无机氮的最大去除率可达96%和79.7%。但是,一体式反应器受DO浓度影响较大,维持稳定的DO浓度对于系统的氮去除非常重要。荧光原位杂交(FISH)及高通量测序结果表明,MBBR的生物膜及活性污泥中Nitrosomonas菌分别占总菌数的10.46%和21.46%,厌氧氨氧化菌的优势菌种Candidatus Kuenenia在生物膜和活性污泥中分别占总菌数的4.13%和0.71%。因此,MBBR中活性污泥主要完成亚硝化,生物膜主要完成厌氧氨氧化,常温条件下,两者在一个反应体系中共同完成了对污泥水中氮的高效自养脱除。以上结果表明了一体式反应器处理实际污泥水的可行性,可为该工艺在实际工程中的应用提供参考。     

蒽醌废水生化处理的活性污泥驯化

通过比较不同的污泥驯化方法研究了活性污泥法处理蒽醌废水的可行性.结果表明,常规的CODCr负荷提升法需要50 d才可以驯化出活性污泥.在进水中添加1 g/L葡萄糖可以快速提高污泥浓度,但是驯化出的污泥活性很低,不能满足废水的处理要求.最好的方法是添加1 g/L葡萄糖和原废水交叉循环驯化法,第28天就可以驯化出高活性的污泥.在平均进水CODCr为1 050 mg/L、HRT为24 h的条件下,CODCr去除率达到95.6%.     

添加三氯化铁对中温污泥厌氧消化优化调理

污水处理厂产生的大量污泥已成为迫在眉睫的难题,厌氧消化是目前污泥处理的一种常用方法。然而,传统污泥厌氧消化存在效率低、沼气中硫化氢含量高以及消化污泥脱水困难等问题。全面探究了添加FeCl_3对污泥厌氧消化效率、消化污泥脱水性能、沼液处理和沼气利用的影响。结果表明,添加FeCl_3使产气量和产甲烷量分别提升了29.7%和37.4%,有机物去除率从28.1%提升到29.6%。添加FeCl_3能改善消化污泥脱水性能。此外,厌氧消化后,添加FeCl_3使沼液中的氨氮浓度降低12 mg·L~(-1),磷酸盐浓度降低20.7%,沼气中硫化氢浓度降低了63.3%。     

无机碳强化处理焦化废水EGSB反应器运行效能

为实现处理焦化废水的颗粒污泥的快速培养,进而高效处理焦化废水,在22~27℃环境温度下,平行运行2个EGSB反应器,用焦化废水驯化处理啤酒废水颗粒污泥,对微氧运行(与厌氧对比),有机营养物添加(厌氧、微氧运行)、无机碳营养添加(厌氧、微氧运行)3种情况时的污染物质(COD)去除效果进行实验研究。研究结果表明:与厌氧相比,微氧运行能够明显强化焦化废水中毒性污染物质的去除。在焦化废水驯化初期,多次水质冲击(1 500 mg·L~(-1)COD,220 mg·L~(-1)氨氮→2 000 mg·L~(-1)COD,70 mg·L~(-1)氨氮→700 mg·L~(-1)COD,104~220 mg·L~(-1)氨氮),微氧运行时COD平均去除率为24.8%(厌氧运行时仅为5.16%)。微氧运行虽然保证了污泥床的有效膨胀,但COD去除率的提高仍然有限。有机营养物的添加并没有使得COD去除率大幅提高,厌氧时为22.8%,微氧时为37.5%。无机碳营养(碳酸氢钠)的添加能够大幅提高焦化废水中COD去除率,厌氧时提高到53.8%;微氧时提高到75.4%,增幅分别达到31.0%和37.4%。微氧运行条件与无机碳营养的耦合作用能强化焦化废水中COD的去除,快速驯化培养处理焦化废水颗粒污泥。通过给处理焦化废水微氧EGSB反应器内添加碳酸氢钠,40 d就能完成高活性颗粒污泥的培养,高效处理焦化废水中各种污染物质。进水COD、酚类、氰化物和硫氢化物分别为54.8—1 927 mg·L~(-1),10.1—154.3 mg·L~(-1),0.9—57.8 mg·L~(-1)和66.7—340.4mg·L~(-1)、进水流量1.2 L·h-1、HRT10 h时,COD去除率达到78%~86%,酚类、氰化物、硫氢化物的平均去除率分别高达98.9%、93.1%和97.5%。