污泥发酵产酸强化技术研究及应用进展

污水氮磷排放不达标,剩余污泥处理率低是当前污水处理厂亟待解决的两大问题。由剩余污泥厌氧水解发酵产生的挥发性脂肪酸,可以作为易生物利用的碳源提高污水脱氮除磷效率,因此如何获取富含挥发性脂肪酸的污泥发酵液,实现污水与污泥的共同治理受到了广泛关注。该文综述了国内外污泥厌氧发酵产酸的研究进展;介绍了影响污泥发酵产酸过程的各因素(主要包括pH值、温度、停留时间、氧化还原电位、碳氮比等)及作用机理;重点阐述了各种提高水解效率及产酸量的强化技术(超声、热、碱、臭氧及生物强化等)及其优缺点;基于可行性和成本效益,分析了现行强化技术存在的不足;并提出了后续研究的问题和方向。     

SDM对厌氧发酵过程酶活性及产气量的影响

以磺胺二甲氧嘧啶钠(SDM)作为主要研究的磺胺类抗生素,观察其在猪粪混合发酵液中的代谢过程,以及对厌氧发酵过程中产气量与酶活性的影响。发酵过程共设置4个浓度处理:CK处理、T1处理(SDM添加量为30 mg/kg)、T2处理(SDM添加量为60mg/kg)、T3处理(SDM添加量为120 mg/kg)。结果表明,厌氧发酵过程中SDM对尿酶活性呈现出"抑制-激活-抑制"的作用。在一定添加浓度范围内(T1≤T3),磺胺二甲氧嘧啶钠对厌氧过程中脱氢酶的活性有一定的促进作用。SDM在混合发酵液中降解遵从一级动力学规律,代谢速率为T2>T1>T3,而T3处理对COD去除率达最大为48%,其累积产气量是空白处理累积产气量的2倍。随着磺胺二甲氧嘧啶钠添加量的增加促进了更多的产酸菌群的生长,合成更多的甲烷形成的前驱体,以得到更多的累积产气量。     

餐厨垃圾接种酵母菌固态厌氧发酵产乙醇的可行性研究

餐厨垃圾可定向发酵产乙醇,但复杂的预处理导致处理时间长、工艺复杂度增加. 本文通过直接接种酵母菌和灭菌后接种酵母菌对比试验,分析发酵系统内乙醇、乙醇前体物还原糖、还原糖前体物淀粉的降解与产生规律,探讨餐厨垃圾直接接种酵母菌固态厌氧发酵产乙醇的可行性及规律. 结果表明:酵母菌的添加能够促进餐厨垃圾固体厌氧发酵产生乙醇,接种酵母菌后乙醇浓度为11.86~12.09 g/L,是空白对照的8.41~31.50倍,且高于灭菌预处理后接种的6.88~10.02 g/L;基于修正的Gompertz模型分析也证实了上述结果,接种酵母菌后,系统产乙醇潜力(P_m)和单位最大乙醇产率(R_m)也随之上升,但接种量对餐厨垃圾的P_m和R_m影响不大. 对乙醇前体物还原糖的分析表明,接种酵母菌能够在发酵初期就可以发挥作用,促使系统内还原糖在0~4 h内快速降为43.37~46.55 mg/g,从而加速了餐厨垃圾的稳定化进程,但在4~24 h内,由于次生代谢物的抑制作用,系统内还原糖未出现明显的产生和降解. 还原糖前体物淀粉的水解情况分析表明,接种酵母菌可将淀粉的水解率由19.36%提高到27.90%~37.57%,但淀粉含量在274.02~316.51 mg/g之间时已不再发生水解. 研究显示,直接接种酵母菌有助于餐厨垃圾固态厌氧发酵产乙醇含量的提高,体系中还原糖、淀粉含量并未成为餐厨垃圾固态厌氧发酵产乙醇量的限制性因素.      

酒糟厌氧发酵-气化耦合制备燃气环境影响评价

厌氧发酵-气化耦合技术是一种高效的生物质燃气化技术,具备显著的能源转化优势。为准确评估厌氧发酵程度对该耦合系统环境效益的影响,利用全生命周期分析方法,通过Gabi软件对所建立的不同厌氧发酵时间下酒糟厌氧发酵-气化耦合制备燃气模型进行环境影响评价。结果表明：厌氧发酵-气化梯度耦合反应系统基于能量流产生的环境正面影响可抵消基于物质流产生的环境负面影响,从而使系统获得正面的综合环境效益。厌氧发酵时间为8 d时系统环境影响结果最优,其环境影响潜值为-2.02×10^-9。对厌氧发酵-气化耦合系统的耦合程度进行控制,可在优化系统能量收益的同时产生最有利的环境影响,从而为耦合技术的应用提供理论指导。     

灭菌预处理污泥及其滤液产氢发酵的比较研究

剩余污泥中的固态物质包含大量的蛋白质和多聚糖等有机质，一直被认为是一种具有潜力的生物制氢原料。灭菌预处理的剩余污泥会释放出大量的有机质，真空抽滤后去除掉污泥中固态物质得到滤液。将预处理污泥与滤液分别作为底物，接种产氢菌Pseudomonas sp. GZ1后产氢发酵。测定2种不同底物发酵反应过程中氢气的产量，以及底物的变化（SCOD、可溶性蛋白质、总糖、pH值）。实验结果表明，利用预处理后的污泥滤液作为底物能够有效提高氢气产量。滤液发酵的产氢量达到了4.44 mg H₂/g COD，比预处理污泥直接发酵提高了近3.3倍。本实验证明污泥中的固态物质在发酵过程中能释放出更多的营养物质，但实际上并不能被产氢菌有效地利用产生更多的氢气，并对其原因进行了探讨。     

厌氧发酵产沼气研究趋势的文献计量分析

沼气作为一种可再生生物质能源,对于解决世界能源紧缺问题具有重要意义,因而厌氧发酵产沼气技术受到人们越来越多的关注。文章从文献计量角度定量分析厌氧发酵产沼气研究趋势。数据来源于Web of Science中Science Citation Index-Expended以及Derwent Innovations Index数据库,并对1992-2009年间该库收录的相关文献及相关专利进行计量分析。结果表明:近年来,厌氧发酵产沼气领域发文量显著增长。统计时间范围内,美国发文量居榜首。研究机构中,俄罗斯科学研究院发文量位列第一。环境、生物、能源相关学科是厌氧发酵产沼气的主流领域。学术期刊主要有Bioresource Technology、Water Research、Applied and Environmental Microbiology。此外,关键词分析结果表明:反应过程、反应器、预处理、混合发酵等研究方向成为近18年内的研究热点。     

南方城市餐饮业垃圾特性调查及处理对策分析

针对目前南方餐饮业垃圾产生量大、污染严重、缺乏合理处理处置技术的现状,选择杭州作为南方城市的典型代表,研究了三类餐饮业垃圾（中餐饭馆、中餐食堂和西餐餐饮点）四季的成分变化特征,探讨了各特性指标对处理处置技术的影响,并根据指标特性对餐饮业垃圾的各种处理处置方法进行了评价．结果表明,南方城市餐饮业垃圾含水率可达60％以上,...     

生物质秸秆静态与动态厌氧消化产甲烷潜能对比研究

中温(32~35℃)环境下,通过对固含率为15%三种不同粒径的发酵物料(0.5 cm以下、1~2 cm、3~5 cm)的厌氧消化过程分析,并且对固含率20%、25%、30%与带消化液回流的厌氧发酵实验研究,结果表明:三种不同粒径发酵物料产气量最大的是<0.5 cm,其次依次为1~2 cm,3~5 cm,考虑到粒径小容易酸化的原因,选择秸秆厌氧消化的粒径范围0.5~2.0 cm;小麦秸秆无回流间歇发酵的产气率可达到每立方米发酵物料2~3 m3/d,带消化液回流的厌氧发酵产气率达到2.2 m3/(m3.d);初始固含率8%的发酵物料经过消化液回流、排剩,最终发酵物的固含率为16.4%;小麦秸秆无回流间歇发酵产甲烷潜能最大达249.0 m3/t,对应的固含率为25%,带消化液回流的厌氧发酵产甲烷潜能达223.06 m3/t。     

湿地水生植物的水质净化与资源化利用

介绍了湿地中水生植物的水质净化机理以及水生植物的生长、收割对水质净化效果的影响。对收获后大量水生植物的处置和资源化利用途径进行了综述,认为利用水生植物进行厌氧发酵制取清洁生物质能源是一种环保、经济、可行的方法,并探讨了水生植物成分对厌氧发酵特性的影响。