挥发性脂肪酸的滴定测量方法进展

测定挥发性脂肪酸(Volatile fatty acid,VFA)浓度的方法包括:蒸馏法、比色法、气相色谱法以及各种滴定法。就常规监测和控制而言,滴定法在简洁、省时和成效比方面要优越于其它测试方法。滴定法测定VFA主要包括四点滴定法、五点滴定法和八点滴定法。这些方法主要应用于厌氧反应器中高浓度VFA的测定,但随着活性污泥数学模型的应用,城市污水中低浓度VFA的测量越加重要,是模型应用不可缺少的条件。文章具体介绍了上述三种滴定方法的基本原理、优缺点和应用情况,为适用于城市污水中VFA测量提供参考。     

利用气相色谱测定剩余污泥厌氧消化产生的混合VFA

厌氧消化是剩余污泥处理的重要方法.消化过程中会产生大量的挥发性脂肪酸(VFA).在此讨论了气相色谱在恒温条件下测定剩余污泥厌氧消化过程中产生的乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、异戊酸、正戊酸的可行性.结果表明,各种酸出峰时间间隔清晰,易于识别:从数据平行测试的变异系数看,异戊酸的变异系数最大,也仅为3.23%,表明测试方法具有良好的可重复性;回收率实验表明,各种剩余污泥消化液中各种VFA组分的回收率在96%～105%之间.符合规定的测试要求.     

pH对果蔬、园林垃圾混合厌氧水解产酸的影响

采用厌氧水解技术处理果蔬、园林混合垃圾,探究pH值对产酸效果的影响。在45℃、pH=6的条件下,第11天时反应器内消化液的挥发性脂肪酸(VFA)浓度达到最大值12.94 g/L,是未调控pH条件下VFA浓度的3.37倍,同时使达到最大值的时间减少了20%,大大提高了产酸效率。同时,调控pH可以促进溶解性有机物(SCOD)转化为挥发性脂肪酸,VFA/SCOD在pH=6条件下第11天时达到最大值,为48.73%。进一步对比分析不同条件下的消化液VFA组分和氨氮浓度,调控pH=6可使发酵类型从乙醇型发酵转为丁酸型发酵,也有利于蛋白质的分解。     

滴定法测定废水中的挥发性脂肪酸

对城市废水中挥发性脂肪酸的测定,目前成熟的方法还很少,因为C1~C6的脂肪族一元羧酸具有一定的挥发性,所以给测定带来了一定的难度,这对城市废水处理基础数据的整体掌握形成了障碍。目前测试VFA的方法包括滴定法、色谱法、比色法和蒸馏法。本文着重详述四点滴定法测定挥发性脂肪酸的方法。     

利用巨藻发酵联产氢气与挥发性有机酸的研究

通过批式实验探讨了巨藻生物质厌氧发酵过程中巨藻的预处理方法、接种比、初始p H值等条件对累积产氢和挥发性脂肪酸(VFA)的影响,结果发现,巨藻可以用来发酵联产氢气与VFA;热碱预处理比较适于巨藻发酵产氢与产酸,在4 g·L-1的Na OH和100℃处理后,接种比为0.3,初始p H值为6时,单位挥发性固体(VS)最大累积产氢量可达到36.21 m L·g-1,比未经处理巨藻提高了77.82%;同时,巨藻在最佳的预处理条件下单位VS的总挥发性脂肪酸TVFA的产率为0.15 g·g-1,且以乙酸和丁酸为主.     

麦秆酸预处理后与猪粪混合发酵提高产气量的效应研究

为了研究不同水平的酸处理对麦秆混合发酵过程中各指标变化的影响,本试验通过测定不同醋酸浓度、时间处理后的麦秆与猪粪混合厌氧发酵进程中还原糖、挥发性脂肪酸(VFA)含量,以及p H值变化和甲烷产量,探究各指标的关系并优化得出最佳醋酸处理组合,以期为酸预处理混合发酵实现高甲烷产量提供可靠的理论依据.结果表明,醋酸处理后的麦秆通过与猪粪混合发酵可明显提高甲烷单位产量,增幅为124.28%~207.40%.发酵过程中还原糖、VFA、p H值间相互影响.通过响应面法建立模型,得到醋酸处理的最优组合为浓度3.35%、时间6.75d,最大甲烷单位产量751.97 m L·g-1(以VS计).     

厌氧消化处理城市垃圾多因素研究

针对城市垃圾厌氧消化处理过程中反应复杂、影响因素多的特点 ,利用自行设计的厌氧发酵罐 ,采用正交试验的方法 ,以产气量为观察值 ,分析固含量 (TS)、消化温度和C/N比为对厌氧消化过程的影响 ,并分析了在不同固含量 (TS)下消化过程中pH值和挥发性脂肪酸 (VFA)的变化过程。结果表明 ,温度对厌氧消化过程影响最大 ,固含量 (TS)次之 ,C/N比影响最小 ,在相同条件下 ,高进料浓度(TS)产气量大 ,但同时反应过程中 pH值较低 ,挥发性脂肪酸 (VFA)浓度过高 ,容易抑制消化过程。     

基于微波-过氧化氢-碱预处理的污泥水解影响因素

预处理能有效提高污泥的碳源利用效果.本研究通过批量试验,考察了经过微波-过氧化氢-碱(MW-H2O2-OH)预处理后的污泥水解的影响因素,包括水解时间、接种比例和温度,并考察了优化条件下的污泥水解效果及其有机物特征.结果表明,预处理后的污泥优化水解时间为12 h,优化接种比例I/S为0.07.在此优化条件下(12 h,I/S为0.07),SCOD(溶解性COD)、溶解性蛋白质、溶解性糖类、总挥发性脂肪酸(VFA)的含量均随着温度的升高而增加,在65℃时达到最大.VFA的主要组分均为乙酸、丙酸和异戊酸,其中乙酸所占比例为42.7%~59.7%.在碳源组成方面,SCOD占污泥TCOD(混合液总COD)的37.8%~40.8%,其中溶解性蛋白质占SCOD的38.3%~41.3%,溶解性糖类占SCOD的9.0%~9.3%,VFA占总SCOD的3.3%~5.5%.污泥上清液中的COD/TN为15.79~16.50.三维荧光光谱和有机物表观分子质量分布的分析结果表明,污泥上清液中以溶解性微生物产物类酪氨酸荧光强度最强,并且荧光强度随着水解温度的升高而增强;经过MW-H2O2-OH预处理后,有机物大量释放,其中包括Mr100~350的小分子有机物,而经过水解后,Mr3 000~60 000的有机物得到降解.     

pH值调控对柑橘废渣与污泥厌氧共发酵产酸影响

为提高挥发性脂肪酸(VFA)的产量,探究了柑橘废渣和剩余污泥不同VS(挥发性固体)配比及调控发酵过程pH值对产VFA性能的影响.结果表明:调节共发酵系统pH值为6对VFA的积累有促进作用,柑橘废渣VS/剩余污泥VS为2时的最大VFA产量为11183.12mg/L,是未控制pH值组最高VFA浓度的1.75倍.柑橘废渣中的橘皮精油能抑制产甲烷过程,发酵过程控制pH值则强化这种抑制作用.加入柑橘废渣后,共发酵系统的菌群结构优势显著,产VFA相关微生物种群大量增加,而消耗乙酸的产甲烷菌群减少,从而有利于VFA的积累.研究结果将为优化柑橘废渣与剩余污泥厌氧共发酵产VFA提供理论依据.     

EGSB厌氧发酵垃圾渗滤液制氢的启动特性研究

利用厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB),对生活垃圾堆肥厂初期渗滤液的厌氧生物发酵制氢启动特性进行了研究,探讨了反应器对渗滤液中COD、总氮、总磷的去除效果和产氢能力.结果表明在中温35℃±1℃,有机负荷1.4~16.7 g/(L.d),pH为5.0~5.5的条件下,经过20 d的适应期后,EGSB反应器可以实现连续稳定产氢.在水力停留时间为30 h,液体上升流速为3.0 m/h的稳定运行阶段,最高产氢率为1 460 mL/(L.d),氢气含量为19%~33%,COD去除率为50%~70%,总磷、总氮的去除率稳定在40%~70%、32%~65%.液相末端发酵产物中乙醇和乙酸总含量占挥发性脂肪酸(VFA)总量的80%以上,发酵类型以乙醇发酵型为主.     

ASBR反应器快速启动的研究

研究了ASBR反应器快速启动的条件 ,结果表明 :用蔗糖水为基质 ,以未经驯化的厌氧消化泥接种 ,采用添加颗粒状活性炭、尽快降低HRT和增加OLR的方法 ,仅需 6 8d即可完成污泥的颗粒化 ,负荷高达 6kg/m3·d ,CODCr(s)去除率达 95 % ,出水VFA浓度稳定在 2 0 0mg/L ,SRT大于 10d。     

污水污泥间壁热干燥实验研究

研究了污泥间壁热干燥的工艺过程,分析了其工艺参数、冷凝水水质和产生的污染气体,探讨了有机物水解机理.结果表明,污泥含水率与停留时间呈负指数函数相关.收集到的干燥冷凝水属高浓度有机废水,其总有机碳（TOC）、挥发性有机酸（VFA）和氨氮（NH₃-N）浓度均很高,pH值保持在9～9.5.干燥冷凝水中挥发性有机酸和氨氮来源于2部分：低温110 ～130℃时,主要发生蛋白质的水解,生成有机酸和氨氮;高温140～150℃时,主要发生脂肪类的水解,生成有机酸.干燥温度低于150 ℃时,污泥间壁热干燥过程无污染气体产生.     

生物炭缓解餐厨垃圾厌氧消化酸化的效果及机制

研究了在高有机负荷(30 g VS/L,VS为挥发性固体含量)下生物炭缓解餐厨垃圾厌氧消化酸化,促进产甲烷的效应及机制。结果表明:碱性多孔生物炭在最优添加量下(1 g/g VS),反应20 d时,累积产甲烷量达到312.40 mL/(g·VS),与对照组相比提升了101.7%,同时产甲烷停滞期缩短62%。并在酸化最严重时挥发性脂肪酸(VFA)含量降低1151.28 mg/L。研究结果表明:生物炭的多孔结构是促进挥发性脂肪酸分解的关键因素,碱度和营养物质可以起到促进作用。高通量测序结果表明:最佳添加量下甲烷丝菌属(Methanothrix)、拟杆菌(Bacteroidales)、梭菌(Clostridiales)的相对丰度分别由26.12%、43.08%和9.95%提高到46.05%、56.25%和12.20%。生物炭缓解餐厨垃圾消化酸化的机制是为微生物提供反应场所,增强了微生物间的电子传递,提高了厌氧微生物的呼吸速率。     

微氧水解酸化工艺处理高浓度抗生素废水

试验研究了高浓度难生物降解抗生素废水微氧水解酸化效果.结果表明,微氧环境提高了兼性水解酸化菌的生理代谢功能,曝气搅拌改善了水力条件,在最短HRT为10h ,最大OLR为20kg/(m³·d)条件下,酸化率为58.64%,出水VFA为4825mg/L ,极大地改善了废水的生物降解性能,BOD₅/COD升高了17%左右,为后续好氧生物处理提供了良好的基质准备.在进水水质波动较大的情况下,出水水质相对稳定,出水COD和SS浓度分别为7000～8000mg/L和150～300mg/L ,COD和SS去除率分别为15%～30%和90%～95%.出水VFA的变化滞后于酸化率的变化,酸化率能更好地表征水解酸化系统的效果.反应器底部的污泥床层是VFA生成的主要反应区,随着OLR的升高,达到稳定VFA浓度的反应器高度逐渐增加.填料区功能主要在于截留出水中的SS.污泥以粒径为0.5～1.0mm之间的小颗粒污泥和絮状污泥为主.     

Stability of expanded granular sludge bed process for terylene artificial silk printing and dyeing wastewater treatment

Terylene artificial silk printing and dyeing wastewater(TPD wastewater), containing averaged 710 mg/L terephthalic acid(TA) as the main carbon source and the character pollutant, was subjected to expanded granular sludge bed(EGSB) process. The stability of the EGSB process was firstly conducted by laboratory experiment. TA ionization was the predominated factor influencing the acid-base balance of the system. High concentration of TA in wastewater resulted in sufficient buffering capacity to neutralize the volatile fatty acids(VFA)generated from substrate degradation and provided strong base for anaerobic system to resist the pH decrease below 6.5. VFA and UFA caused almost no inhibition on the anaerobic process and biogas production except that pH was below 6.35 and VFA was at its maximum value. Along with the granulating of the activated sludge, the efficiency of organic removal and production rate of biogas increased gradually and became more stable. After start-up, the efficiency of COD removal increased to 57%—64%, pH stabilized in a range of 7.99—8.04, and production rate of biogas was relatively high and stable. Sludge granulating, suitable influent of pH and loading were responsible for the EGSB stability. The variation of VFA concentration only resulted in neglectable rebound of pH, and the inhibition from VFA could be ignored in EGSB. The EGSB reactor was stable for TPD wastewater treatment.     

含硫酸盐高浓度有机废水酸化规律研究

以糖蜜酒精废液为材料,通过梯度稀释和序批式酸化实验,研究了含硫酸盐高浓度有机废水的一般酸化规律.结果表明,糖质废水酸化的挥发酸(VFA)组分以乙酸和丁酸为主要形式;VFA对硫酸盐还原的完全抑制浓度介于23553～35241mg/L(以COD计)之间;VFA对产酸过程的反馈抑制浓度介于35241～37109mg/L之间;不同稀释度废水酸化后的可生化性提高幅度平均为10%.     

接种比例对酒糟与餐厨垃圾混合厌氧发酵产沼气的影响

采用酒糟与餐厨垃圾作为混合发酵物料,并接种消化污泥进行厌氧干式发酵,比较接种比例(inoculum to substrate ratios,ISRs)(VS质量比)分别为0.5、0.8、1.0、2.0时的甲烷产率和产量、体系VFA、碱度、游离氨等指标。结果表明:接种比例的提高可有效提高甲烷产生速率,缩短发酵周期,减弱较高浓度VFA引起的抑制作用。当ISRs=1.0时产甲烷效果较好,累计产甲烷率为222.58mL/g,VS去除率达83.4%,继续增加接种比例对发酵效果影响不显著。此外,试验中适宜的VFA/碱度值为0.3～1.2,过大或过小都有可能抑制产甲烷过程。     

Ce3+对厌氧颗粒污泥产VFA的影响

采用批式实验,以葡萄糖和乙酸钠为基质,研究投加不同浓度稀土Ce³⁺对稳定驯化和长期贮存的厌氧颗粒污泥消化产VFA的影响.结果表明,Ce³⁺浓度<1 mg/L时可降低消化过程中的VFA浓度,促进丁酸向乙酸的转化以及乙酸转化为甲烷;Ce³⁺浓度为1～10 mg/L时则抑制细菌活性,不利于乙酸和丁酸的降解.稀土Ce的投加对以葡萄糖为基质的厌氧颗粒污泥消化产VFA中各组分的质量分数影响较小,厌氧消化前期和中期VFA产物主要为丁酸和乙酸,两者含量之和约为96%,丙酸含量<3%.以乙酸钠为唯一基质厌氧消化时,0.05 mg/L Ce³⁺的投加对乙酸钠降解具有一定促进作用,可提高反应速率和去除率.污泥经过长期贮存活性降低,但含稀土Ce的厌氧颗粒污泥活性高于不含稀土的污泥,利用含稀土Ce的污泥有利于反应器再启动.     

物化与生化组合工艺处理化工废水的试验研究

试验采用预处理+水解酸化+SBR+活性炭吸附组合工艺处理化工废水,利用废H2SO4和废铁炭微电解,并以微电解-混凝沉淀+活性污泥为预处理,预处理控制工艺条件,S2-、色度、COD平均去除率分别为99.0%,98.9%,66.9%;试验的pH,VFA数据验证了水解酸化的稳定效果,稳定运行后,COD总去除率达96.0%,SBR出水经粉末活性炭吸附后COD出水300mg/L左右,达到三级排放标准(GB8978-1996)。