ASBR处理高浓度悬浮固体废物的工艺特性

在水力停留时间(HRT)分别为20、10、7.5、5d的条件下,进行了中温、高温厌氧序批式反应器(ASBR)处理热水解污泥的试验,在此基础上总结了ASBR处理高浓度悬浮固体废物的工艺特性.ASBR可以有效积累悬浮固体从而保持较高的固体浓度,但ASBR存在一“临界点”,即最大积累悬浮固体的能力,超过此临界点,反应器运行不稳.在稳态运行条件下,ASBR能保持较高固体停留时间(SRT)和微生物平均细胞停留时间(MCRT),在处理热水解污泥时,SRT和MCRT分别是水力停留时间(HRT)的2.53～3.73倍、2.03～3.14倍.因此,与传统的连续流搅拌反应器(CSTR)相比,ASBR的处理效率提高7.13%～34.68%.     

ASBR处理热水解污泥的启动试验研究

进行了中温、高温厌氧序批式反应器(ASBR)处理热水解污泥的启动试验,同时与中温连续流搅拌反应器(CSTR)进行对比,ASBR 启动期包括种泥驯化期、过渡期和稳态期 3 个阶段.启动过程中污泥固体物质在 ASBR 中不断积累而保持较高的固体停留时间(SRT),有助于提高处理效率.污泥中蛋白质生化降解产生的氨氮提高了体系的缓冲能力,pH值保持在 6.60~7.72之间.当水力停留时间(HRT)为 20d、容积负荷为 2.71kg COD/(m3d) 时,中温 ASBR、高温 ASBR 和中温 CSTR 的总 COD(TCOD)去除率分别为 67.71%、64.55%、60.25%.相应地, ·中温、高温 ASBR 的平均日产气量比中温 CSTR 分别提高 15%、10%.     

高温和中温ASBR处理热水解污泥的对比

进行了高温、中温厌氧序批式反应器(ASBR)处理热水解污泥的对比试验研究.在HRT＝10d,总COD(TCOD)容积负荷为5.42 kg/(m³·d) 的条件下,高温、中温ASBR的TCOD去除率分别为56.20%、61.66%,污泥COD的产气率(CH₄)分别为199、219 mL/g.ASBR能有效积累污泥悬浮固体从而保持较高的固体停留时间(SRT),高温、中温ASBR的平均SRT分别为30、37d.同中温ASBR比较,高温ASBR的微生物形态单一、种类少和产甲烷活性较低,因此高温ASBR的处理效率和产气率较中温低.     

ASBR法处理厨房垃圾的酸化研究

应用2阶段序批式厌氧反应器(ASBR)方法对厨房垃圾进行实验室规模酸化阶段的处理研究,结果表明:水解酸化反应器的最佳工况为:进料含固率8%、水力停留时间(HRT)5d,负荷为16g(TS)/(L·d);水解相产酸效率与HRT、pH值以及进料浓度有关;同时建议水解相的最佳pH值为4～5之间较适宜。     

餐厨垃圾渗滤液强化城市污泥消化作用研究

针对城市污水厂污泥热值低、C/N比低,厌氧消化效率低的问题,结合餐厨垃圾渗滤液中有机物含量高、C/N比高的特点,研究了城市污泥、餐厨垃圾渗滤液共消化过程.结果表明:垃圾渗滤液的添加促进了污泥厌氧消化甲烷气的产生,添加生、熟垃圾渗滤液的消化污泥累计产甲烷量分别为542 mL、2102 mL,是未添加渗滤液(参照样)的污泥消化产气量的1.2倍、4.6倍,甲烷单位产量分别为261(参照样)、675.8、971.0L·kg-1(以VS计);同污泥单独厌氧消化相比,添加生、熟垃圾渗滤液能强化污泥VS/TS的去除,其去除率分别为15.3%和26.3%;通过共消化,污泥上清液的SCOD去除率均高于90%,出水COD也基本一致,并未因垃圾渗滤液的添加而发生大的波动.污泥与餐厨垃圾渗滤液的共消化能够促进有机物的去除,强化甲烷气的产生,实现了污泥与渗滤液的稳定化、无害化和资源化.     

R-PFR与CSTR厌氧消化餐厨垃圾运行效率及微生物群落结构对比

以中温餐厨垃圾(FW)厌氧消化反应器为研究对象,结合稳定运行过程中的微生物群落结构特征,考察了两种常见的厌氧消化反应器—完全混合式反应器(CSTR)和有回流的推流式反应器(R-PFR)的运行效率和稳定性.结果表明,两种构型的反应器均能在3.0 kg·m-3·d-1(以VS计)负荷下稳定高效地运行.R-PFR具有更稳定的稳定性指数,如总碱度(TA)和挥发性脂肪酸比TA值(VFA/TA),以及更低的氨氮(TAN)和游离氨(FAN)浓度,但产气效率(如比甲烷产率(SMP))不及CSTR.R-PFR中以Chloroflexi门(37.35%)和Firmicutes门(31.22%)为优势细菌,而CSTR中以Bacteroidetes门(31.14%)与Firmicutes门(44.41%)为优势细菌.CSTR和R-PFR均以Methanosaeta属为优势产甲烷菌(98.72%和84.90%),乙酸型产甲烷途径为主要的产甲烷途径.但CSTR中除Methanosaeta属以外还有一定丰度的混合营养型的Methanosarcina,以及氢营养型Methanospirillum和Methanolinea.CSTR中具有对VFA和TAN更具耐受性的产甲烷菌群,更有利于餐厨垃圾产甲烷过程的稳定进行.由于R-PFR的敏感性较低,有利于处理剧烈变化的底物,但R-PFR容易出现严重的局部酸化现象,不利于长期处理过高负荷的易降解底物(如餐厨垃圾).这些结果可为优化餐厨垃圾厌氧消化工艺设计提供基础依据.     

厌氧消化与SBR组合工艺处理城市垃圾渗滤液

将ASBR和SBR反应器组合起来,形成一种序批式操作的城市垃圾渗滤液处理工艺。ASBR反应器作为厌氧消化反应器,主要完成初步降解有机物的目的,将原水加入ASBR中进行厌氧消化,研究了废水在28.8~72 h四种不同水力停留时间(HRT)下的处理效果,结果表明,将ASBR的HRT控制在36 h,COD去除率保持41.2%的同时,出水ρ(BOD5)/ρ(COD)及ρ(BOD5)/ρ(NH4+-N)分别为0.41和4.6,对有机物和氮的后续好氧生物去除较为有利。经SBR处理后出水NH4+-N含量稳定在11 mg/L左右,但出水COD浓度达不到排放标准,经添加混凝剂聚合硫酸铁(PFS)混凝沉淀处理后废水中COD含量可降至100 mg/L以下。     

污泥停留时间对餐厨垃圾与剩余污泥中温厌氧混合发酵系统的影响

采用连续搅拌釜式反应器(CSTR)成功启动了餐厨垃圾与剩余污泥混合发酵平行系统,重点探究了不同污泥停留时间(SRT)缩减幅度对于餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统的影响.结果表明,较大幅度地缩减SRT( 8. 3 d)提升反应器运行负荷,不利于反应器的稳定运行;随着反应器运行负荷的增加,SRT缩减幅度应逐渐降低(5～0. 9 d),能够取得餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统的高负荷稳定运行.经过282 d的运行,CSTR混合发酵系统能够在SRT为9. 1 d,进料负荷(以COD计)为(12. 9±1. 5) g·(L·d)~(-1)的条件下稳定运行,相应的甲烷产量为3. 94～4. 25 L·(L·d)~(-1),甲烷产率(以COD计)为288～302 m L·g-1,p H和挥发性脂肪酸(VFA,以COD计)分别稳定在7. 80～7. 83和0. 32～0. 39 g·L-1.此外,还探究了高负荷条件下餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵污泥特性,结果表明,餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统甲烷转化途径以乙酸转化途径为主,具有较高的乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的产甲烷活性和辅酶F420的质量摩尔浓度.     

氧化铁投加方式对餐厨垃圾厌氧消化产气的影响

氧化铁可以促进产甲烷菌的代谢活动,从而加快厌氧消化体系的产甲烷速率。通过设计3组反应器,探究了不同的氧化铁添加方式对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响:包括空白组A(餐厨垃圾+厌氧污泥),以及2个实验组B(餐厨垃圾+厌氧污泥,48 h后投加氧化铁)和C(餐厨垃圾+厌氧污泥+氧化铁)。结果表明:反应器A酸化严重,进入长期产甲烷抑制状态;反应器B可以解除酸抑制,恢复体系产甲烷能力,但需要较长的启动期;反应器C则能较快达到产甲烷阶段。此外,截止到第54天实验结束,反应器C的累积产甲烷量(48 349 m L)高于B(35 665 m L)。对于餐厨垃圾厌氧消化,投加氧化铁可解除体系酸抑制,恢复其产甲烷能力。而在厌氧消化初期加入氧化铁可以更快地解除酸抑制,并促成更高的产甲烷速率。     

污泥和餐厨垃圾联合干法中温厌氧消化性能研究

采用完全混合式反应器R1～R5(进料脱水污泥与餐厨垃圾的湿重混合比分别为1:0、4:1、3:2、2:3和0:1),在半连续运行的状态下,考察了停留时间(solid retention time,SRT)为20 d时脱水污泥和餐厨垃圾混合干法厌氧消化的产气性能、有机质降解性能和系统稳定性.结果表明,随着进料中餐厨垃圾所占比例的增大,系统的产气率和甲烷产率呈上升趋势,产气中甲烷含量呈下降趋势,污泥中添加餐厨垃圾有助于在利用原有消化罐容积的前提下显著提高有机负荷和体积产气率.餐厨垃圾比例越大,混合物料的水解速率常数越大,有机质降解率越高,R1～R4中有机质水解速率常数分别为0.25、0.61、1.09和1.56 d-1,有机质降解率分别为37.4%、50.6%、60.7%和68.2%,水解速率差异是导致VS降解率不同的主要原因.随着餐厨垃圾比例的增大,系统内pH、总碱度(total alkalinity,TA)、总氨氮(total ammonia nitrogen,TAN)和游离氨氮(free ammonianitrogen,FAN)呈下降趋势,当污泥中添加的餐厨垃圾提高60%时,系统内pH、总碱度、总氨氮和游离氨氮分别下降6%、16%、22%和75%.游离氨和Na+分别是影响污泥和餐厨垃圾单独干法消化稳定性的重要因素,污泥和餐厨垃圾混合消化可降低潜在抑制性物质的浓度,显著提高系统稳定性.