水生植物酸碱预处理对厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响简

采用酸碱预处理乌梁素海典型沉水植物龙须眼子菜和挺水植物芦苇,通过厌氧发酵动力学分析、还原糖变化及微观结构解析,研究酸碱预处理对水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响。实验结果表明,酸碱预处理后水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷两阶段累积产气量、氢气及甲烷含量均显著提高,酸处理效果优于碱处理。采用0.5 mol/L HCl预处理龙须眼子菜效果最佳,最大氢气、甲烷含量分别达42.65%和52.82%,产氢气速率为4.118 mL/h,产甲烷速率最高达14.199 mL/h。芦苇经1 mol/L HCl预处理效果最佳,最高氢气、甲烷含量分别为32.22%和65.26%。扫描电镜微观结构分析表明,酸碱预处理可显著破坏芦苇、龙须眼子菜的纤维素结构,有效增加植物与微生物接触面积,有利于厌氧发酵联产氢气-甲烷工艺的快速启动和稳定运行。     

芦苇厌氧联产氢气-甲烷过程中古菌群落特征解析

采用厌氧联产氢气-甲烷工艺研究芦苇能源化利用潜力,解析联产过程中古菌群落特征和演替规律。产气情况表明,芦苇经纤维素酶预处理后累积产气量和氢气、甲烷产量显著提高。聚合酶链式反应—变性梯度凝胶电泳(PCR—DGGE)分析可知,厌氧联产过程中古菌群落结构发生了规律性变化,产甲烷阶段古菌微生物多样性显著高于产氢阶段,产氢阶段古菌群落结构相似性较高,随着产甲烷的进行古菌群落相似性降低,微生物多样性提高。甲烷囊菌属(Methanoculleus)、产甲烷古菌(Methanogenic archaeon)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)和uncultured Methanosarcinales archaeon是芦苇厌氧联产过程的优势微生物,其中产氢阶段的优势菌为uncultured Methanosarcinales archaeon,能够利用乙酸途径产甲烷;产甲烷高峰期,古菌群落丰富,Methanoculleus bourgensis是产甲烷阶段优势菌。研究结果为秸秆厌氧联产工艺的生物强化与稳定运行提供了重要的微生物学依据。     

含油量对餐厨垃圾厌氧发酵的影响

在35℃条件下,研究了不同含油量（0％、1％、2％、3％、4％、5％）餐厨垃圾中温厌氧消化过程中日产气量、甲烷含量、总固体（TS）、挥发性固体（VS）、干物质产气率等的变化,为后续餐厨垃圾连续发酵的预处理提供参考。结果表明：5％含油量餐厨厌氧发酵周期最长,累计产气量最大,为5800mL。在消化过程中,沼气中甲烷含量先上升后下降,最高可达76％;于物质产气率随含油量增大而增大,依次为497．4、506．1、543．8、554．4、590．7和600．1mL／gTS;5％含油餐厨垃圾的TS和VS去除率最大,分别为34．4％和42．9％。     

微量金属元素及其配合物对厨余垃圾甲烷发酵的影响

生物可利用的微量金属元素不仅能够保证污染物以最大的速率转化,而且还可以使某些特殊的转化得以发生,并提高微生物对有毒污染物质的耐受能力。在研究厨余垃圾总固体浓度(total solid, TS)、接种量和C/N比对厨余垃圾厌氧发酵影响的基础上,重点探讨微量金属元素钴及其配合物丝氨酸对厨余垃圾厌氧发酵甲烷产量及关键酶含量的影响。结果表明,当TS为0.5%、接种污泥量为100 mL/L和C/N比为20∶1时,厨余垃圾厌氧发酵的甲烷产率较高,为367 mL/g COD;添加2 μmol/L的微量金属元素钴-配合物丝氨酸时,甲烷产率则提高到432 mL/g COD,相应地,辅酶M的含量由空白实验的41.21 μmol/g VSS提高到54.64 μmol/g VSS,辅酶F₄₂₀的含量由0.31 μmol/g VSS提高到0.48 μmol/g VSS。     

水体铯污染的生物效应与修复植物筛选

研究铯对水生植物的生物效应,筛选对铯富集能力强的水生植物,能够为水体铯污染的修复治理提供方法依据。设计铯污染浓度为0、0.5、2.5和10 mg/L,9种水生植物,3次重复,研究铯对不同水生植物生物效应(BE)和不同水生植物对铯的吸收和富集情况。结果表明,不同植物对水体铯污染有不同的反应。就增加鲜重而言,绿萍、水花生、轮叶狐狸藻、水蓼、水葱增加鲜重大于对照;眼子菜、水葫芦、水稻增加鲜重小于对照;不同植物的铯含量不同。平均铯含量依次为水花生水蓼水稻水葫芦水葱眼子菜轮叶狐狸藻绿萍,其中水花生为935.12 mg/kg DW,水蓼为825.93 mg/kg DW,水稻为723.38 mg/kg DW;不同植物清除水体铯污染的能力不同。收获时水体铯浓度降低最多至最少的依次是水蓼、水花生、水稻、轮叶狐狸藻、水葱、水葫芦、绿萍和眼子菜。根据生物效应、植物铯含量、水体铯减少情况,水花生、水蓼、水葫芦和水稻可以作为铯污染水体修复植物。     

添加NaOH对水生植物固体厌氧发酵产甲烷的作用

为了提高木质纤维素生物质的甲烷产率,固体厌氧发酵以及预处理技术得到了广泛应用。本研究以水生植物菹草为例,探讨了厌氧固体发酵同步碱处理提高甲烷产率的可行性。采用2种来源的微生物(厌氧污泥和牛粪),初始生物质浓度为20%TS(total solid,总固体重量),考察不同的NaOH添加量(基于反应体系总TS 0%、2.0%、3.5%和5.0%)对菹草厌氧发酵产气和固体水解效率的影响。结果表明,与对照实验组相比,初始NaOH加入量为3.5%时,接种污泥和牛粪的实验组中甲烷总产量分别为787.1 mL和1 165.4 mL,与对照实验组相比(619.1 mL和834.8 mL),分别提高了27.1%和39.6%,而且接种牛粪的实验组中单位挥发性固体(VS)产甲烷率最高,为186.5 mL/g。对发酵后的木质纤维素残渣组分进行分析,结果表明,NaOH有助于促进菹草中纤维素及半纤维素的分解,以及木质素结构的破坏,从而提高了菹草厌氧发酵产气产甲烷效率。     

季节性城市生活垃圾成分分析及厌氧消化特性研究

城市生活垃圾的成分及特性随着季节和人类在不同季节的生活习惯而变化,针对我国北方城市研究了一年中不同季节的城市生活垃圾成分特点,对影响厌氧发酵过程的相关成分如总有机碳（TOC）、总氮（TN）、蛋白质、脂肪和还原糖等进行了测定分析。通过厌氧消化实验,测得不同季节城市生活垃圾pH值、日产气量、沼气甲烷含量、甲烷累积量、挥发性脂肪酸（VFAs）和氧化还原电位（ORP）等参数的变化规律,分析相应变化的影响因素。结果表明,二、三季度的含水率分别为64．81％和67．50％,高于一、四季度,一季度发酵原料中蛋白质和脂肪含量分别为12．56％和8．86％,明显高于其他3个季度。一季度甲烷累积量最高,达到17616mL,单位发酵原料的产气量为204．8mL／g,也是4个季度中最高的,说明蛋白质、脂肪等有机成分含量对厌氧发酵过程及结果影响比较明显。为进一步的城市生活垃圾厌氧消化制取生物燃气的工艺条件提供依据。     

典型农业废弃物干式厌氧发酵产氢影响因素的研究

以5种典型农业废弃物(猪粪、鸡粪、秸秆、餐饮垃圾和厨余垃圾)为研究对象,采用干式厌氧发酵产氢技术,研究不同初始pH、温度对产氢潜力和代谢途径的影响。结果表明,当中温、初始pH为7.0时,餐饮垃圾产氢效果最佳,最大累积产氢量为261.96mL,最大产氢速率为15.18mL/h,氢气体积分数最大值为64.61%;当中温、初始pH为6.0时,秸秆产氢效果最好,最大累积产氢量为254.41mL,最大产氢速率为24.50mL/h,氢气体积分数最大值为65.54%。5种农业废弃物干式厌氧发酵产氢的代谢途径均以丁酸型发酵为主。     

NaOH预处理对杂交狼尾草厌氧发酵产沼气的影响

研究了Na OH预处理对杂交狼尾草厌氧消化制沼气的影响。采用质量分数分别为0%、2%、4%、6%和8%的Na OH溶液对杂交狼尾草进行碱预处理,在中温(35℃)、TS质量分数6%、接种率20%及初始p H为7.0条件下,进行厌氧发酵实验。对比了处理前后原料木质纤维素含量,探讨了不同浓度预处理对发酵过程沼气产量、甲烷浓度、p H以及产气速率的影响。结果表明,Na OH预处理有助于提高杂交狼尾草厌氧发酵的产气量和产气速率,其中4%Na OH预处理为较优条件。经4%Na OH溶液常温浸润24 h后,杂交狼尾草木质素降解率最大,比未处理实验组提高了31.2%;厌氧发酵总产气量比未处理实验组提高了31.6%。     

蔬菜与餐厨垃圾厌氧发酵启动阶段微生物分析

为了研究厌氧发酵启动阶段微生物菌群结构、数量变化情况与沼气产量的关系,分别对蔬菜废弃物和餐厨垃圾单一物料发酵进行分析,并测定pH值、挥发性脂肪酸（VFA）、氧化还原电位。结果表明,餐厨垃圾比蔬菜废弃物的启动时间长,但产气持久。蔬菜废弃物中细菌达峰值的时间早于餐厨垃圾,说明蔬菜废弃物中的有机质更利于微生物降解利用。两种原料中的微生物群落结构变化一致,启动阶段初期好氧和兼性厌氧细菌属优势菌,其中产酸菌增殖速率高于氨化细菌,是启动阶段降解有机质的主要菌群。随后厌氧细菌快速增殖,13增殖速率由不足20％增长到近100％并保持稳定。厌氧纤维素降解菌在启动阶段增殖较慢,原料中纤维素降解在厌氧发酵后期。原料液VFA中丁酸含量最多,最高浓度4．7mg／mL以上,占有机酸总量总量的46％以上,厌氧发酵类型为丁酸发酵型。     

稀盐酸预处理对稻草厌氧消化的影响

为探明稀酸预处理对稻草厌氧消化的影响,采用不同浓度的稀盐酸溶液对稻草进行了浸泡预处理,并在完全混合厌氧消化条件下,研究了稻草厌氧发酵过程中的产气量、甲烷含量,发酵液中COD、pH值及挥发性脂肪酸(VFA)的变化情况.结果表明,增大稀盐酸溶液浓度会提高稻草厌氧消化反应的效果.分别经4%、8%和12%的稀盐酸溶液浸泡预处理...     

Effect of chlorsulfuron on growth of submerged aquatic macrophyte Potamogeton pectinatus (sago pondweed)

Research has been conducted on the effect of chlorsulfuron on non-target plants but little information is available on its effects on aquatic macrophytes. Potamogeton pectinatus (sago pondweed) is an ecologically important submerged aquatic macrophyte found in freshwater bodies. Many species of wildlife use this plant as a food source. The objective of this study was to measure the phytotoxic effects of chlorsulfuron on sago pondweed. P. pectinatus plants were exposed to chlorsulfuron at 0, 0.25, 0.50, 1.0, or 2.0 ppb, in an environmental growth chamber. Plants exposed to 0.25 ppb chlorsulfuron showed a reduction in length (76%), number of leaves (50%), and number of stems (50%), compared to control plants. A reduction (47%) was also observed in the length of stems produced by plants treated with > or = 0.50 ppb chlorsulfuron. Significant reductions in wet and dry weights, and increased mortality were observed on treatments with > or = 1.0 ppb chlorsulfuron.     

沼液中臭味物质的去除方法及其对营养物质的影响

采用臭氧曝气法、粉末活性炭吸附法、颗粒活性炭过滤法、臭氧曝气-粉末活性炭吸附联用法、空气曝气-粉末活性炭吸附联用法对沼液中的氨气、硫化氢、吲哚、挥发酚类等主要致嗅物质的去除情况进行了研究,同时分析了不同方法对沼液中营养物质TN、DN、TP、DP等的影响。结果表明,采用粉末活性炭吸附法处理沼液,臭味物质的去除情况以及营养物质的保留效果最好,当粉末活性炭投加量为15 000 mg/L时,沼液中的硫化氢、吲哚、挥发酚已经完全去除,氨氮、氨气的去除率分别为11.42%、13.98%;DN、DP含量分别减少了10.46%、19.53%,但是TN、TP含量分别增加了6.26%、9.63%。     

响应面法分析优化牛粪厌氧发酵工艺参数

选取总固体浓度(TS)、碳氮比(C/N)和发酵时间(T)等3个发酵工艺参数,以沼气产率、甲烷含量和COD去除率作为发酵过程响应指标,运用响应面法(RSM)优化牛粪厌氧发酵工艺条件。结果表明,根据实验数据建立的3个二次多项式数学模型都具有高度耦合性(0.01),并且回归系数(R2)均大于0.9,说明预测值与实验值之间具有很好的拟合度。根据二次多项式方程运用响应面法单独优化沼气产率、甲烷含量和COD去除率的最优条件分别为TS=6.18%,C/N=25.51,T=34.12 d;TS=6.97%,C/N=25.81,T=36.45 d;TS=4.51%,C/N=24.86,T=36.08 d。结果发现,提高沼气产率和甲烷含量与提高COD去除率的最优TS和C/N值是相反的,进一步采用Design-Expert软件寻找出三者共同的优化条件,结果为TS=6.49%,C/N=25.36和T=35.37 d。该条件下沼气产率为230.62 mL/g VS,甲烷含量为70.50%以及COD去除率为57.51%。     

耐酸厌氧消化污泥处理餐厨垃圾

采用耐酸驯化的厌氧消化污泥处理餐厨垃圾,在酸性条件下（pH=4．5）,对实验装置容积负荷从1．0kgVS／（m3·d）分9次逐级增加到5．0kgVS／（m3·d）的过程进行了跟踪监测,并较深入地研究了驯化污泥代谢活性和处理效果。实验结果表明,pH4．5的耐酸厌氧消化污泥,最佳投加负荷约为4．5kgVS／（m3·d）,此负荷下容积产气率,CH4含量平均值均达最大,分别为1．68m3／（m3·d）,75．0％。耐酸厌氧消化装置持续增料运行46d,产甲烷菌仍能保持较高的活性,其COD去除率范围为40．4％-75．0％,仍能保持pH7．2时处理效果的65．0％-91．8％,表明在低pH、低碱度下实现稳定的产甲烷过程是可行的。     

超声与次氯酸钠耦合预处理剩余污泥的中温厌氧消化效果

以某城市污水处理厂剩余污泥为对象,通过实验研究了超声与次氯酸钠预处理对污泥的溶胞效果,以及对后续厌氧消化的影响。结果表明,超声与次氯酸钠耦合作用最优操作条件为超声声能密度1.0 W/mL,作用时间50 min。在此条件下,次氯酸钠投加量为4.023 mg/g SS时,对污泥厌氧消化改善效果最明显,剩余污泥产气率及甲烷含量较对照组分别提高了69.73%和10%。同时污泥VSS去除率由11.11%提高到21.24%,在一定程度上实现了污泥减量。     

酸-碱处理对剩余污泥水解酸化的影响

剩余污泥中富含有机质和营养元素可回收利用物质,污泥水解酸化液中的有机酸在去除或回收利用氨和磷后可作为进水化学需氧量(COD)不足的污水处理厂的补充碳源。通过控制pH,对比分析了不同处理方式(单独碱处理、酸-碱处理和碱-酸处理)对污泥水解酸化的影响。结果表明,单独碱处理的溶解性化学需氧量(SCOD)溶出量比酸碱联合处理要大16%左右,预处理第8天,达到5 406.1 mg/L。采用先酸(pH 4.0,4 d)后碱(pH 10.0,4 d)预处理,乙酸产量达到74.4 mg COD/g VSS,占总SCFAs的60.5%,产量及其占总短链脂肪酸(SCFAs)百分比含量均高于其他预处理方式。且酸-碱处理方式下NO4+-N和PO34--P溶出要优于其他处理方式。而单独碱处理方式下污泥减量效果最好,VSS去除率为36.6%。