生活垃圾厌氧堆肥产甲烷及古细菌多样性分析

通过厌氧堆肥试验,对厌氧堆肥产甲烷的基本特征进行了研究,结果表明:在厌氧堆肥开始阶段,气体中只有8%的甲烷,二氧化碳产率是甲烷产率的4倍左右;而随着反应的进行,二氧化碳产率呈下降趋势,甲烷产率逐渐升高,并于3个月时达到最高值45%;此后二氧化碳及甲烷产率都逐渐降低。对3个月时的垃圾堆肥渗出液取样,提取总DNA,对古细菌片段进行限制性片段长度多样性分析(RFLP),在60个随机选出的古细菌rDNA克隆子中,可以划分15个不同的谱型。对深入了解产甲烷厌氧微生物过程,加快垃圾稳定化具有重要意义。     

不同VS比例的黄花和污泥联合厌氧消化的研究

采用完全混合式反应器R1~R3(加拿大一枝黄花与脱水污泥的有机质配比分别为0∶1、1∶3和1∶1),研究了污泥停留时间为30 d,半连续中温(35±1)℃的运行状态下,脱水污泥和加拿大一枝黄花联合厌氧消化的系统稳定性和厌氧消化性能。结果表明:添加黄花进行共发酵,不但降低了游离氨的浓度和VFA的积累,使系统维持更好的稳定性;而且明显改善厌氧消化性能,与污泥单独厌氧消化相比,最佳条件下单位体积甲烷产率、比沼气产率、甲烷产率分别可以提高79.5%,61.7%,29.2%。随着黄花比例的提高,VS降解率呈现出逐渐上升的趋势。R3和R2的VS降解率稍微高于R1,分别为33.8%、31.2%、30.3%。随着黄花VS比例逐渐增加到50%,沼气中的甲烷和H2S含量稍微有所下降,VFA组分中戊酸的浓度升高,而乙酸和丙酸的浓度则有所下降。     

含硫化合物对Methylosinus trichosporium OB3b生长和合成聚-β-羟基丁酸酯的影响

为了将人类活动排放的含有甲烷的废气用于聚-β-羟基丁酸酯(PHB)合成过程,以M.trichosporium OB3b为菌种,考察硫化氢(H2S)和甲硫醚(DMS)对甲烷氧化菌生长和PHB合成的影响。实验结果表明,H2S浓度高达2 500μmol/mol时对甲烷氧化菌生长及甲烷单加氧酶(MMO)活性基本无影响,含H2S时的PHB含量和产率比无H2S时高,甲烷氧化菌经H2S培养后PHB合成能力增强。然而,DMS浓度为200μmol/mol时即可明显抑制甲烷氧化菌的生长及MMO活性。在DMS存在条件下,PHB含量和PHB产率都明显降低,经DMS培养后甲烷氧化菌的PHB含量进一步降低。     

菹草残体厌氧分解过程中上覆水的硫酸盐还原特征

在富营养化淡水湖泊中,微生物对水生植物的厌氧分解会导致局部水域泛黑发臭,产生草源性"湖泛"现象,但是当前对上覆水中硫酸盐还原细菌(SRB)在水生植物残体分解中的作用还不甚了解.本研究通过室内模拟实验,分别向湖水(本底硫酸根浓度为40 mg·L~(-1))中添加不同浓度的硫酸根,研究了硫酸根浓度升高对上覆水中SRB参与水生植物菹草(P.crispus)残体分解的影响.结果表明,硫酸根浓度升高显著促进了上覆水中硫酸盐还原作用,实验第50 d时,添加了40 mg·L~(-1)硫酸根实验组(40S)中可溶性硫化物(∑H_2S)为(100.11±5.08) mg·L~(-1),远高于未添加硫酸根对照组(CK)的(46.83±3.79) mg·L~(-1).硫还原细菌如脱硫化弧菌属(Desulfovibrio)、脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum)和脱硫微菌属(Desulfomicrobium)在40S中的相对丰度显著高于CK(p0.05),而脱硫化孢弯菌属(Desulfosporosinus)则在CK中的相对丰度更高,这说明硫酸根浓度升高促进了菹草残体厌氧分解过程中某些特定种属SRB的生长繁殖.此外,硫酸根浓度升高也影响了菹草厌氧分解过程中有色溶解有机物(CDOM)组分含量的变化,类腐殖质组分在第63 d的荧光强度显著高于第10 d(p0.05),这说明硫酸根浓度升高促进了菹草厌氧分解过程中类腐殖质的产生.本研究对于进一步认识淡水水体中硫酸盐还原的环境效应及生物学机制具有重要意义,也为富营养化水体生态系统修复提供理论依据.     

高含固污泥厌氧消化中Fe/S及pH对原位抑硫效率影响及其交互作用

以城市污水处理厂高含固污泥为对象,分别进行了连续厌氧消化抑硫试验和消化污泥Fe(Ⅲ)投加抑硫试验,探讨不同Fe/S(摩尔比)对污泥厌氧消化中溶解态硫化物去除效率的影响以及Fe(Ⅲ)与pH的交互作用.结果表明,热水解污泥厌氧消化采用原位抑硫技术,在Fe/S(摩尔比)为7.75时沼气中H_2S含量可由170.4×10~(-6)降至14.09×10~(-6),无需进行后续处理;当pH为7.00~7.50、Fe/S为1~11时,pH为原位抑硫主要显著影响因子,提高消化池pH有利于降低Fe(Ⅲ)投加量;高含固污泥厌氧消化沼气满足H_2S利用标准时,所需最低Fe/S为7.0;当消化池pH低于7.30时,将无法通过调节Fe/S实现H_2S浓度达标排放.     

硫酸盐在厌氧生物过程中的行为 Ⅱ.硫酸盐还原行为及对体系抑制作用机理

采用半连续实验方法,研究了中温厌氧条件下硫酸盐的还原行为及产生抑制作用的机理.实验结果表明,SO_4~(2-)在厌氧体系中被硫酸盐还原菌(SRB)全部或部分还原为硫化物,其还原率与SO_4~(2-)累积加入浓度有关.还原产物的形态与体系中pH值有关,较高的pH值(7.6—8.4)使体系中H_3S含量下降.SO_4~(2-)对厌氧体系的抑制与SO_4~(2-)还原过程中SRB与产甲烷菌(MRB)的底物竞争及还原产物的毒性相关.前者受COD/SO_4~(2-)比值的影响,比值大于7,对厌氧体系只产生轻度抑制作用.而后者与沼气中H_2S含量有直接关系,沼气中H_3S含量小于40mg/L时,基本不产生抑制作用.     

河流水体黑臭演化过程及恶臭硫化物的产生机制

水体黑臭是河道水环境污染极其严重的表现,认识水体黑臭演化过程对开展水污染防治至关重要。该研究在实验室模拟条件下,结合滨海河流水质特点,重点研究了总有机碳(TOC)、总氮(TN)及Fe~(2+)浓度等3个水质因子对水体黑臭形成的影响,同时分析了不同水质条件下甲硫醇(MT)和H_2S等挥发性硫化物的产生机制。通过采用河流原水进行接种制备人工黑臭水,设定不同的TOC,TN、Fe~(2+)浓度和水体盐度梯度进行模拟实验,分析了单一水质因素对水体黑臭形成的影响;为了进一步认识各种水质因素之间的相互作用及其对黑臭水体形成的综合影响,该文同时开展了多因素正交试验。单因子实验结果表明,当TOC浓度>100 mg/L、TN浓度>50 mg/L且Fe~(2+)浓度>5 mg/L时,水体在第7天开始变黑,试验结束时(12 d),水中H_2S及MT浓度增长显著(MT浓度>6μg/L,H_2S浓度>250μg/L);正交试验结果表明,TOC对黑臭水形成的影响极其显著(显著值<0.01)。该研究可为水体黑臭的有效防控提供有力的技术支撑。     

CaO对高浓度污泥厌氧消化性能的影响机理及动力学分析

为解决高固体浓度污泥厌氧消化水解速率慢的问题,采用CaO对高固体浓度污泥进行碱解预处理。采用粒径分析及溶解性COD、蛋白质和多糖浓度监测考察碱解预处理前后污泥物理化学特性的变化,评估碱解预处理对高固体浓度污泥厌氧消化产甲烷潜力及有机物降解规律的影响,研究不同碱量下EPS、细胞壁和细胞膜破解程度对厌氧消化性能的影响机理,分析厌氧消化过程的动力学特性。结果显示:CaO碱解预处理高固体浓度污泥后,污泥粒径变化不明显,而溶解性COD、蛋白质和多糖的浓度均有增加;碱解预处理的破解程度随着碱投加量的增加而增加;碱解预处理后,高固体浓度厌氧消化的累积甲烷产率提升了22.9%~34.8%;分析机理低碱量预处理时只能释放EPS中的有机质,从而促进厌氧消化的累积甲烷产率,而高碱量预处理时,EPS内的有机质和胞内聚合物都得到释放,使累积甲烷产率增加。动力学研究结果表明:碱解预处理可以显著提高污泥甲烷产率,加快厌氧消化速率,并明显缩短延滞期。     

制裘废水厌氧处理的可行性研究

采用静态试验法研究了制裘过程产生的两股主要废水——浸皮废水和洗皮废水厌氧处理的可行性。浸皮废水对甲烷菌无抑制作用,并具有良好的厌氧生物降解性,甲烷气产率为1.02 m~3/m~3,COD去除率可达87.6％。洗皮废水的甲烷气产率为0.82m~3/m~3。洗皮废水中的洗涤剂DG7不能被厌氧降解,但会被污泥吸附,当其浓度低于50—100 mg/L,甲烷菌可被驯化,不影响厌氧过程。洗皮废水宜与浸皮废水或其它污水合并进行厌氧处理。     

接种对厌氧消化产气的影响研究进展

厌氧消化是一种高效的废物处理方法,接种是影响厌氧消化能否成功启动的重要因素。文章从接种物的种类、接种量两方面讨论了接种对厌氧消化产气的影响,包括对厌氧产气量、产气速率和产甲烷速率的影响,指出以猪粪为底物时,一定接种量范围内,厌氧消化的产气率和甲烷产率随接种量的增加而增大,而当接种量过大时,产气率和甲烷产率反而随着接种量的增大而减小。最后,对接种对厌氧消化影响的研究作了展望。     

酒精-沼气双发酵耦联系统同步脱氨除硫工艺

木薯燃料酒精-沼气双发酵耦联系统中,蒸馏废液含有一定浓度的硫酸盐和有机氮。经传统厌氧生物处理,所产生的氨和硫化氢不仅对厌氧处理体系中的微生物具有毒害作用,还会对酒精发酵酵母的生长和代谢产生不良影响。因此,对蒸馏废液厌氧脱氨除硫新工艺的研究具有重要意义。文章以厌氧流化床为反应器,对模拟废水中的氨和硫酸盐的同步去除进行了研究。模拟废水中含有氯化铵和硫酸钠,分别作为电子供体和电子受体,以葡萄糖作为唯一碳源。实验运行83 d,反应器有机容积负荷降至0.4 kg(/m.3d),SO42-和NH4+-N进水浓度分别升高至676 mg/L和200 mg/L。COD、硫酸盐和氨氮的去除率分别达到93.50%、67.22%和58.28%;氨和硫酸盐去除的摩尔比约为2:1,并在反应器出水中检测到了单质硫的存在,且其含量随反应进行不断增加。这些结果证明了厌氧流化床体系中同步脱氨除硫反应的存在。另外通过对不同阶段实验结果的分析初步探讨了该反应的机理。     

厌氧生物滴滤法脱除冷煤气中硫化氢的研究

水煤气中硫化氢在燃烧时会转变成二氧化硫,对环境产生污染。文章采用厌氧生物滴滤塔法对冷煤气进行脱硫处理。因煤气对氧的严格限制,通过设计生物滴滤塔,经挂膜驯化后在厌氧条件下对浓度在1~5 g/m3左右的硫化氢进行脱除处理,考察滴滤塔运行条件对脱除效果的影响。结果表明,生物挂膜25 d后,生物滴滤塔达到稳定,喷淋液pH值为2.23,ORP值为283 mV,溶解氧为0.4 mg/L,对溶液中硫离子氧化效率达到94%。滴滤塔在液气比0.15,空塔气速0.088 m/s,pH值5.0~7.0,填料高度为82 cm,塔温为25~30℃左右时,达到较优的运行条件,此时该滴滤塔对以CO、CO2、H2和1 940 mg/m3H2S组成的模拟水煤气的脱硫效率达91.2%。     

升流式污泥床对无机废水中氮硫转化及相互影响

采用无机含氨和硫酸盐(SO₄^2-)废水作为升流式污泥床(USB)反应器进水,研究了其对铵(NH₄⁺)和SO₄^2-的去除以及不同高度污泥层含氮、硫元素的转化途径.结果表明在反应器进水口处由于进水自含氧(外源性氧)和兼性厌氧菌受到氧化应激产生过氧化氢(内源性氧),两种“氧”共同存在下,反应器内生物脱氨量(以氮计)最高达40mg/L左右,且在USB反应器不同高度污泥层含氮化合物和含硫化合物的转化途径不同.在反应器底部污泥层,颗粒污泥表面氨氧化菌利用O₂将氨(NH₄⁺)氧化成亚硝酸盐(NO₂^-),在颗粒污泥内部厌氧氨氧化菌利用NH₄⁺和NO₂^-生成氮气(N₂)和硝酸盐(NO₃^-);同时,O₂的存在使得反应器底部污泥层部分厌氧颗粒污泥裂解,产生少量有机物,在颗粒污泥内部硫酸盐还原菌利用有机物将SO₄^2-还原生成硫离子(S^2-);硫自养反硝化菌利用NO₂^-/ NO₃^-将S^2-重新氧化为SO₄^2-.在反应器上部污泥层,由于只有少量内源性氧的存在,硫自养反硝化菌只能利用少量NO₂^-/ NO₃^-将S^2-氧化为硫单质(S₀);在USB反应器底部污泥层实现NH₄⁺的去除和SO₄^2-的循环,在上部污泥层实现了SO₄^2-的去除.     

IVP活性炭脱硫性能的研究

采用IVP活性炭吸附法治理污水场隔油池散发的多组分含H2 S废气。研究表明 ,复杂的废气组分并未影响到该活性炭对H2 S的吸附性能 ,且由于处理的废气湿度较高 ,使吸附性能有了较大的提高     

赤铁矿抑制硫酸盐废水厌氧消化产甲烷过程中硫化氢形成与机制

为了实现高浓度硫酸盐废水厌氧消化过程中甲烷的高值化产出,本文探究了赤铁矿添加对硫酸盐废水厌氧消化系统中硫化氢形成的抑制效果与作用机制.以人工配制的硫酸盐废水为研究对象,考察不同赤铁矿投加量下高浓度硫酸盐废水的厌氧消化性能,并分析反应体系中硫元素的迁移转化途径.结果表明,未添加赤铁矿的反应器的厌氧消化启动时间及硫化氢浓度分别是0.5 g·（30 mL）^-1赤铁矿添加组的1.64倍及180倍.这说明添加赤铁矿不仅能够缩短厌氧消化的延迟时间,而且有效降低反应器中硫化氢的浓度.硫元素的动态平衡分析结果显示,添加0.5 g·（30 mL）^-1赤铁矿反应器中固体硫含量占总硫的96.9%.XPS结果进一步表明,赤铁矿添加主要是促废水中的S^2-以FeS₂的形式固定.因此,赤铁矿的添加能够有效加速硫酸盐废水厌氧消化过程,同时降低反应器中硫化氢的浓度.     

硫酸盐在厌氧生物过程中的行为 Ⅱ.硫酸盐还原行为及对体系抑制作用机理

采用半连续实验方法，研究了中温厌氧条件了硫酸盐的还原行为及产生抑制作用的机理。实验结果表明，ＳＯ４＾２－在厌氧体系中被硫酸盐还原菌全部或部分还原为硫化物，其还原率与ＳＯ４＾２－累积加入浓度有关，还原产物的形态与体系中ｐＨ值有关，较高的ｐＨ值（７．６－８．４）使体系中Ｈ３Ｓ含量下降。ＳＯ４＾２－对厌氧体系的抑制与ＳＯ４＾２－还原过程中ＳＲＢ与产甲烷菌的底物竞争及还原产物的毒性相关。前者受ＣＯＤ／ＳＯ     

硫酸盐对医药化工废水厌氧系统运行稳定性的影响

以获得硫酸盐还原能力的厌氧装置为研究对象,研究进水中不同硫酸盐浓度对厌氧反应器的运行效果的影响。试验结果表明:硫酸盐添加量为300 mg/L时,厌氧反应器出水COD浓度最低,COD去除率为76.1%,同时厌氧反应器出水中VFA的浓度最低;在硫酸盐添加量为400 mg/L时,此条件下获得产甲烷量最高,达240~260 mL/g;出水硫化氢浓度则随着硫酸盐添加量的增加而增加。在500 m3的UASB反应器内进行连续厌氧处理试验,结果表明添加硫酸盐后厌氧反应器的运行情况稳定。     

中温条件下污泥接种量对污泥-餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷的影响

污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷可有效发挥产氢余物的资源化潜力。研究了中温条件下不同污泥接种量对污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物的影响,分析其产气产甲烷能力及反应前后体系糖类、蛋白质、挥发性脂肪酸（TVFA）、pH及氨氮（NH₃-N）的变化情况,以寻求最佳接种量与相应体系指标变化规律。结果表明:中温条件下,过低或过高的接种量下产氢余物产甲烷效果均不佳。30%接种量的体系产甲烷能力最优,甲烷百分比增速最快,并有最大累积产甲烷量171.1 mL/gDS;有机物均得到了明显的消耗,总糖降解了39.01%,总蛋白质降解了28.09%,其中糖类物质降解以可溶糖为主,不溶蛋白质与可溶蛋白质的降解量相当,反应后体系pH升高。     

污水处理厂消化沼气脱硫(H_2S)实验

污泥消化池每天产生大量的沼气,主要成分为甲烷。消化沼气是一种热值很高的可燃性气体,可用于驱动发电机发电。沼气中的H2S对设备的腐蚀性严重影响了有效的能源利用。除去沼气中含有的H2S可使发电机免遭腐蚀,还可以控制SO2的排放。本论文通过对PDS法应用于某污水处理厂消化沼气脱硫的研究与试验,证明了该方法的有效性及可行性。脱硫效率高达90%以上,平均脱硫效率为95%。脱硫后消化沼气中H2S的浓度均远远低于发动机对燃气中要求的H2S的浓度不得高于1150mgm3的标准,对下一步的工程设计及工艺改进具有指导性的意义。