氨氮对餐厨垃圾厌氧消化性能及微生物群落的影响

为探析氨氮（TAN）对餐厨垃圾厌氧消化性能及微生物群落的影响,在串联批次实验中引入氨氮胁迫,结合Miseq高通量测序分析,研究了不同TAN浓度下厌氧消化系统的过程参数响应以及微生物群落动态.结果显示,随TAN增加,甲烷回收率从（96.53±2.66）%下降至（63.13±0.73）%,消化时间从435h延长至915h,连续驯化下,TAN为3000mg/L的实验组产气性能完全恢复,而高氨氮实验组（TAN³6000mg/L）仍处于抑制状态.相较于乙酸代谢而言,长链挥发性脂肪酸（LCVFAs）代谢对TAN的耐受度更高（6000mg/L）,但一旦被抑制,其功能难以通过驯化恢复.从微生物层面上看,高丰度且功能冗余的水解酸化细菌保证了各TAN梯度下的水解酸化作用;氨氮敏感的Methanosaeta和Methanospirillum也能通过驯化被耐氨的Methanosarcina和Methanoculleus取代,从而维持系统产甲烷功能;相比之下,产氢产乙酸菌功能高度专一,仅C₄~C₁₈降解菌Syntrophomonas和丙酸降解菌Pelotomaculum被检测到,在连续的高氨氮暴露下,前者的丰度虽有一定程度的恢复,但后者未能被驯化,最终系统出现以丙酸为主的LCVFAs积累,产气性能恶化.可见, LCVFAs的互营降解才是氨抑制失稳的关键环节.     

厌氧发酵连续运行中有机负荷与工艺参数相互作用研究

以餐厨垃圾为研究对象,在高温(55±1)℃条件下,采用连续湿式厌氧发酵技术研究发酵过程中进料有机负荷、日产气量、pH值、挥发性有机酸(VFA)质量浓度等参数的变化情况及相互作用关系.结果表明:厌氧消化过程中出现了4个阶段,即适应阶段、提高阶段、稳定阶段和超负荷阶段;反应达到稳定阶段时,反应器运行有机负荷为3.9 kg/(m3·d),系统pH值稳定在7.8左右,平均产气速率达到5.26L/d;负荷达到4.2 kg/(m3·d)时,对系统产生明显抑制作用.     

汽车安全气囊用产气药生产过程危险有害因素辨析

汽车安全气囊性能的好坏,很大程度上由产气药的性能所决定的,产气药是由多种含能材料混合压制而成的,在生产过程中具有易燃易爆等特点,稍有不慎可能发生燃爆事故。通过分析产气药生产过程中可能存在的危险有害因素并进行了重大危险源的辨识,提出了相应的安全对策措施。     

UASB处理高浓度畜禽养殖废水启动及产气性能研究

利用外循环上流式厌氧污泥床反应器在中温条件下处理高浓度畜禽养殖废水,研究反应器的启动影响因素和产气性能,分析反应器运行特征。在容积负荷为8.1 kg COD/(m3·d)时反应器取得最佳的运行效果,此时COD平均去除率86.9%,出水VFA为204.0 mg/L。该负荷下单位容积平均产气率2.2 L/(L·d),消耗单位有机物平均产气率316.9 m L/g COD,甲烷平均含量70.5%。该研究可为UASB处理高浓度养殖废水的启动提供依据。     

一株阴沟肠杆菌对BTEX的降解特性研究

从污水处理厂废水中分离筛选出一株以BTEX为唯一碳源的阴沟肠杆菌,命名为btex-4,菌种鉴定为Enterobactergergoviaes train:NBRC 105706。btex-4菌在温度为30℃,底物浓度为100 mg/L,p H=7.0,150 r/min条件下对BTEX的降解率依次为90.04%、90.13%、92.68%、95.83%。菌株在p H=6~8的范围内,可以正常生长并在72 h内将底物全部降解。同时btex-4可以降解25~200 mg/L的BTEX,当底物浓度低于25 mg/L时,菌株生长缓慢,当底物浓度高于100 mg/L时,会对乙苯的降解产生抑制,乙苯的降解速率降低。另外,该菌株可以适应10~30℃的温度变化,且随着温度的升高,降解率和降解速率随之升高。     

产气肠杆菌发酵产氢的批式放大试验研究

文章在批式小试实验的基础上,采用优化后的生态因子,对产气肠杆菌进行了10 L规模的放大发酵罐实验研究。研究发现,450 mL小样制氢实验试验放大至10 L发酵体积后,并未达到同样的单位气体产量和底物分解率,氢气产量仅为小试的50%⁷0%,主要由于发酵罐体内二氧化碳和饱和气相处于高压状态,因此而产生的副反应对产氢造成的抑制作用更加显著。通过N2扫吹可将发酵液相中的氢气和二氧化碳移除,延长产气时间、增加气体产量,氢气产量可由1.649 L/L media提高至2.478 L/L media,提高了50.3%。同时通过流加方式补给底物葡萄糖,可减弱中间产物累积对副反应的抑制作用,进一步提高氢气产率。在N2扫吹与葡萄糖流加方式共同优化作用下,产气肠杆菌10 L规模发酵产氢量可提高67.25%。     

城市生活垃圾填埋场产气控制利用技术研究进展

文章综述了当前国内外城市生活垃圾填埋场产气控制利用技术研究、利用现状,分析了我国适于实施填埋产沼工程的有利条件,得出国内对填埋场气体利用具有广阔的前景。最后提出了在该领域国内今后的研究方向。     

有机生活垃圾多组分联合厌氧降解产甲烷性能研究

为了阐明生活垃圾多组分的混合对其厌氧降解产气性能的影响,通过在中温（37±1）℃下对餐厨类、纸类和园林类垃圾组分进行单独和联合厌氧降解产甲烷实验,研究接种物来源对单组分和多组分物料厌氧降解产甲烷性能的影响,应用修正的Gompertz模型拟合和分析物料产甲烷过程动力学特征,并借鉴和发展评价混合物料联合厌氧降解性能的量化指标方法.试验与模型拟合结果均表明：接种物来源对各组分及其组合的厌氧生物可降解程度无显著影响,但对其降解速率存在明显影响.此外,尽管物料的混合对试验初期物料降解产甲烷速率存在促进作用,但仅有3组分混合试验组在最终累计甲烷产率方面表现出显著的协同促进,在2种接种物条件下,相比于3组分单独降解的甲烷产率分别增长了16%和14%.     

低温下玉米秸秆与牛粪混合厌氧发酵产气特性研究

通过静态试验,探究在15℃的低温条件下,经过预处理的玉米秸秆和牛粪,在不同混合配比下厌氧发酵的产气特性。试验结果表明:将牛粪与秸秆按1∶1配比的产气效果最好,相对于配比为2∶1、3∶1的累积产气量分别高出52.66%和73.60%。随着发酵过程进行,COD波动很大。发酵过程中碳源主要由玉米秸秆提供,秸秆所占比例越大,COD降解率越高。日产气量达到高峰的时间稍滞后于VFA,秸秆比例越大的组别,VFA整体处于越高水平。而辅酶F420与产气量之间关系不显著。发酵初期CMC酶活力变化显著,且以玉米秸杆与牛粪配比为1∶1为配比的一组CMC酶活力高于其余2组,最高值达到了15.042 U/g。     

纳米乳化油修复地下水硝酸盐过程中产气及微生物增殖代谢对多孔介质堵塞的模拟评估

为有效评估纳米乳化油原位处理地下水硝酸盐过程中,产气及微生物增殖代谢对含水层多孔介质的堵塞作用,以纳米乳化油为碳源,采用市售反硝化菌剂接种微生物进行硝酸盐降解批实验研究,探讨产气及微生物增殖代谢的动态变化及特征,并基于Kozeny-Carman(K-C)方程、Clement、Pham及Kozeny Grain(KG)模型,对假定含水层一维流模拟柱,预估产气及微生物增殖代谢造成的渗透性损失,识别堵塞过程及主导因素.结果显示,反硝化菌降解效果良好,硝氮总去除率达90.23%.CO_2及N_2为主要产气成分,降解1 mg硝氮对应的平均CO_2产气量为0.71 mL,平均N_2产气量为0.14 mL;微生物代谢产物胞外聚合物以蛋白质及多糖为主,降解1 mg硝氮平均蛋白产量为0.64 mg,平均多糖产量为0.16 mg.在含水层不与外界交换气体的假设前提下,K-C方程预测显示产气可在2个周期内造成渗透性完全损失,Clement、Pham及KG模型评估的微生物增殖代谢造成中、细砂渗透性损失分别为10.87%～31.10%、12.77%～48.32%,分析认为初期细胞生物量是导致渗透性骤降的关键因素,后期为细胞生物量和胞外聚合物共同作用.此外,封闭体系中产气是堵塞的主导因素,随着含水层开启程度增加,产气的贡献占比会下降,微生物的贡献占比提高.因此,对于相对封闭的含水层系统,探索增强其开放状况是缓解堵塞的有效途径之一.