腐熟蓝藻与厌氧污泥混合厌氧发酵特性

采用批次小试实验对不同腐熟程度的蓝藻进行厌氧发酵产沼气实验研究。结果表明,新鲜蓝藻在30-35℃时腐熟7 d后,可在35℃的厌氧温度下获得最高的产气速率和246 mL/g COD的产气量,产气潜力为354 mL/g（VS）。厌氧反应15 d后,累计产气量、COD和VFA浓度趋于稳定。淀粉酶和脱氢酶的活性在厌氧反应初期受到抑制,蛋白酶活性和辅酶F420浓度在厌氧系统中逐渐增加,分别在第6天达到27.66μmol/（g VS·min）和第15天达到0.62μmol/g（VS）。15-18d是腐熟蓝藻适宜的中温厌氧发酵时间,少于以新鲜蓝藻为基质的厌氧消化时间。蓝藻腐熟过程促进了厌氧反应,腐熟7 d的蓝藻厌氧系统具有更高的微生物活性和产甲烷能力。     

Highly efficient conversion of sugarcane bagasse pretreated with liquid hot water into ethanol at high solid loading

Liquid hot water (LHW), an environmental-friendly physico-chemical treatment, was applied to pretreat the sugarcane bagasse (SCB). Tween80, a non-ionic surfactant, was used to enhance the enzymatic hydrolysis of the pretreated SCB. It found that 0.125 mL Tween80 /g dry matter could make the maximum increase (33.2%) of the glycan conversion of the LHW-pretreated SCB. A self-designed laboratory facility with a plate-and-frame impeller was applied to conduct batch hydrolysis, fed-batch hydrolysis, and the process of high-temperature (50°C) fed-batch hydrolysis following low-temperature (30°C) simultaneous saccharification and fermentation (SSF) which was adopted to overcome the incompatible optimum temperature of saccharification and fermentation in the SSF process. After hydrolyzing LHW-pretreated SCB for 120 h with commercial cellulase, the total sugar concentration and glycan conversion obtained from fed-batch hydrolysis were 91.6 g/L and 68.3%, respectively, which were 9.7 g/L and 7.3% higher than those obtained from batch hydrolysis. With Saccharomyces cerevisiae Y2034 fermenting under the non-sterile condition, the ethanol production and theoretical yield obtained from the process of SSF after fed-batch hydrolysis were 55.4 g/L and 88.3% for 72h, respectively, which were 15.5 g/L and 24.7% higher than those from separate fed-batch hydrolysis and fermentation. The result of this work was superior to the reported results obtained from the LHW-pretreated SCB.     

利用三七渣固态发酵灵芝菌的研究

以川芝6号为发酵菌种,对三七渣固态发酵灵芝菌的培养基制备条件进行了研究和优化。结果表明,优化的培养基制备条件为采用过60目筛的三七渣,酵母粉添加量5%(质量分数,下同),磷酸二氢钾添加量0.025%,培养基含水量70%,不调节初始pH。在此条件下进行灵芝发酵,发酵培养物中灵芝菌丝体的质量分数最高可达31.27%。     

城市生活垃圾和污水处理厂剩余污泥混合发酵的原料配比优化研究

以城市生活垃圾和污水处理厂的剩余污泥为混合原料,研究了混合原料的不同配比对厌氧发酵过程及产气的影响。结果表明:城市生活垃圾与剩余污泥以挥发性固体(VS)质量比为2∶1混合后,厌氧发酵效果最好,累计产气量最高,达到8 721mL,发酵后的总固体(TS)、VS、COD去除率分别达43.65%、35.98%、47.88%;各实验组在发酵过程中的pH、氨氮浓度和碱度均在合理范围内,未对厌氧发酵反应造成影响;以适当配比的城市生活垃圾和剩余污泥为混合原料,进行中温联合厌氧发酵是可行的,联合厌氧发酵可以弥补单一原料的缺陷,在一定程度上改善厌氧发酵效果。     

猪粪干发酵物料流动性指标研究

干式沼气发酵工艺的研究中,影响干发酵工艺的最大问题是出料困难.出料的方法及设备的研究开发都涉及物料流动性.目前,还没有表征干发酵物料流动性的指标.针对该问题,本研究考察了塌落度、休止角和静摩擦系数3种参数表征猪粪干发酵物料流动性的可行性.通过3种指标对流速的曲线拟合,发现塌落度与流速的关联性最好,灵敏度系数曲线显示塌落度的灵敏度较休止角和静摩擦系数高.塌落度的测定上限和测定下限分别为253和279 mm,对应的流速分别为0.01和0.29 m/s;休止角和静摩擦系数的准确度均超出了要求的范围,所以无测定限.塌落度的最大相对误差、相对平均偏差和相对标准偏差分别为12.79％、23.62％和30.68％,远低于休止角和静摩擦系数,因此,塌落度测量结果的准确度和精密度高于休止角和静摩擦系数.从参数的准确度和精密度以及测量方法的灵敏性和测定限几方面综合考虑,塌落度适合作为表征猪粪干发酵物料流动性的指标.     

热处理时间对餐厨垃圾高温干式厌氧发酵的影响

餐厨垃圾中有机物大部分以大分子的形式存在,对其进行热处理,破坏大分子有机物的存在形式,将会影响其干式厌氧发酵的过程。实验对餐厨垃圾进行了热处理(100℃),处理后将其在含固率(TS)20%、接种率25%的条件下进行高温55℃厌氧发酵。实验结果表明,热处理后,餐厨垃圾的理化性质发生显著变化,累计产气量、TS和VS的去除率均增大。当热处理时间为15 min时,餐厨垃圾的SCOD值最高,为59.49 g/L,比未处理时提高了3.3倍。同样该条件下,累计产气量也最高,为2 782.8 m L,与未处理相比累积产气量提高58.30%,第二产气高峰比未处理提前3天。各发酵瓶发酵前后TS、VS去除率的变化趋势与累计产气量的变化基本一致,累计产气量越大,TS、VS的去除率越大。     

腐植酸强化苯酚厌氧发酵降解

在无外加电子受体的条件下,首次研究了腐植酸对活性污泥厌氧降解苯酚的影响。研究结果表明,腐植酸Suwannee River Humic Acid Standard(SR-HA)、Leonardite Humic Acid Standard(L-HA)和Pahokee Peat Humic Acid(PP-HA)作为氧化还原介体能够提高苯酚的厌氧发酵降解效率。其中腐植酸PP-HA对苯酚的厌氧降解表现出了最为明显的强化效果,反应进行36 h后,苯酚去除率提高了18.5%。当单独投加的PP-HA浓度在0至100 mg/L范围内,苯酚的厌氧降解效率随着腐植酸浓度增加而逐渐提高,而浓度大于100 mg/L后,腐植酸对苯酚降解效率的促进作用随着PP-HA浓度的增加逐渐减缓。除此之外,当低浓度的蒽醌-2-磺酸钠(AQS)(0.02 m M)和PP-HA(20 mg/L)在反应体系中共存时,相比于无介体存在的对照组,苯酚厌氧降解效率提高了约1.4倍。产物分析结果表明,乙酸和CH4作为苯酚发酵降解的重要产物被检测出来。最后,在氧化还原介体腐植酸的存在下,初步探讨了苯酚厌氧发酵降解的代谢途径。     

粪大肠菌群多管发酵测定法的改进研究

对地表水和废水中粪大肠菌群目前通用的多管发酵检测方法进行优化。将水样接种至乳糖蛋白胨培养液后,在44.5℃±0.5℃培养箱中培养24h记录结果,并与优化前的方法进行对比。结果表明,改进后的方法在时间上比改进前节省了约24~48小时,但两者在结果上无统计学意义的差别。多管发酵改进法可以用于地表水和废水中粪大肠菌群的检测。     

秸秆生产燃料乙醇的研究进展

秸秆的化学成分复杂,主要由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成。经过预处理、发酵和脱水可生成燃料乙醇,秸秆乙醇化技术已经备受关注。针对预处理、发酵和脱水3个过程的多种化学或生物技术的研究进展进行了分析,同时也指出其不足。秸秆预处理中的超临界技术虽然设备制造成本高,但在秸秆资源化中与传统技术相比显示了独特的优势,具有反应迅速、无需催化剂、无产物抑制等优点。     

pH值调控柠檬酸污泥厌氧发酵产酸及碳源潜力研究

以柠檬酸废水厌氧颗粒污泥为接种物,在不同pH值调控条件下开展柠檬酸生产废水剩余活性污泥厌氧发酵产酸研究.通过对发酵液挥发性脂肪酸(VFAs)、有机质、氮磷和污泥脱水性能的分析,探讨了柠檬酸污泥厌氧产酸机制.结果表明,pH≥10的碱性条件更有利于有机质的溶出从而促进VFAs的产生.三维荧光光谱分析发现在恒定pH值下腐殖酸(HA)和富里酸(FA)会大量溶出降低VFAs的产量.初始pH=10是柠檬酸污泥厌氧产酸的最佳p H值,发酵4d的VFAs浓度最高达(6681.47±126.82)mgCOD/L,是文献报道中市政污泥产酸量的近2倍,其中乙酸占比49.8%,发酵后产酸功能菌Chloroflexi、Bacteroidota的相对丰度分别由初始的9.52%、10.87%增至16.84%、14.39%,污泥归一化毛细吸水时间(nCST)为(11.34±0.27)s·L/g,脱水性能良好,发酵液TP浓度为(20.45±0.33) mg/L.研究表明,利用柠檬酸剩余活性污泥碱性厌氧发酵产酸作为污水处理过程中的外加碳源具有较大潜力.