废水产氢产酸／同型产乙酸耦合产酸条件优化

为了更好地发挥产氢产酸／同型产乙酸耦合系统在废水厌氧发酵生产乙酸方面的优势,有必要寻找一种简单有效的方法以获得该系统产酸的优化条件。利用经过加热处理并活化的厌氧污泥作种泥,以模拟废水中的葡萄糖为底物,针对发酵时间、底物浓度、种泥浓度、初始pH进行4因素10水平均匀设计实验,得到了乙酸生产指标与产酸条件之间关系的回归方程;也得到了以高乙酸产量为主要目标导向同时兼顾高乙酸产率和高乙酸生产强度目标的优化条件;优化条件实验乙酸浓度比均匀设计中最高乙酸浓度提高20％左右。研究表明,将均匀设计应用于废水产氢产酸／同型产乙酸耦合产酸条件优化,可以避免盲目性,迅速获得满意结果。     

产甲烷抑制剂氯仿对污泥厌氧消化中同型产乙酸作用的影响

厌氧消化是城市污泥常用的资源化处理方式,添加产甲烷抑制剂得到的发酵产物乙酸相比于甲烷被认为更具附加值.同型产乙酸途径是污泥厌氧发酵产乙酸途径之一,然而产甲烷抑制剂的存在对其影响尚不明确,这对污泥厌氧发酵产酸工艺的优化和应用至关重要.本文研究了不同氯仿浓度抑制产甲烷条件下挥发性脂肪酸、气体浓度及同型产乙酸菌和总细菌数量的变化,基于乙酸的稳定性碳同位素分馏效应分析了不同温度条件下氯仿对同型产乙酸作用的影响.结果显示,0.1%和0.5%(V/V)氯仿浓度条件下最高乙酸浓度分别为24.5和22.4 mmol·L~(-1),远低于对照组的52.6 mmol·L~(-1).氯仿抑制产甲烷条件下乙酸的稳定碳同位素丰度δ~(13)C值均高于污泥有机质的δ~(13)C值,50℃时乙酸的δ~(13)C值最高,且同型产乙酸菌相对丰度也低于15和30℃条件下.可见,产甲烷抑制剂氯仿同时能够抑制同型产乙酸作用,0.5%浓度下的抑制效果高于0.1%浓度下,且50℃条件下其抑制作用强于15和30℃条件下.     

产氢产乙酸细菌在处理医药废水中的应用

本研究对中药二厂两相厌氧反应系统的产酸相中的产氢产乙酸细菌进行分离鉴定,将其投入含不同浓度双黄连的中医药废水中,发现146号菌株和双黄连存在抑制和诱导关系,研究结果表明,该菌株对双黄连有一定的分解效果和耐受性,在一定浓度时,该菌株对双黄连废水的降解处理达到最佳效果。     

产乙酸耦合系统产酸及其微生物种群动态分析

 研究了产氢产酸/同型产乙酸耦合系统在不同底物负荷条件下运行的产酸效率及其不同运行阶段的微生物种群变化.结果表明,系统在底物负荷为4~6g/(L·d)、水力停留时间(HRT)为20d 的状态下稳定运行时,乙酸在产氢产酸相达到25~32g/L;在同型产乙酸相达到14g/L左右;系统乙酸产率为0.40~0.48g/g.底物负荷不同时,微生物多样性发生相应变化.同型产乙酸相的Shannon 指数远低于产氢产酸相.耦合系统两相中始终有Clostridium 和Fusobacterium 的存在,而且为优势种群.     

碳同位素解析厌氧产酸过程挥发性有机酸来源

针对厌氧产酸条件下挥发性有机酸（VFAs）来源不明确及定向合成无依据的问题,基于同位素示踪技术对VFAs来源与合成比例进行研究.构建完全的厌氧产酸体系,采用牛血清蛋白、植物油和稳定同位素型葡萄糖（碳13丰度99%）作为反应底物,利用碳同位素示踪原理,定量分析VFAs的来源及其比例.结果表明：碳水化合物（碳13丰度99%）主要贡献偶数型短链脂肪酸的生成,其中对乙酸（HAc）和丁酸（HBu）的贡献率分别为77%和86%;而蛋白质（碳12）主要贡献奇数型短链脂肪酸的生成,其中对丙酸（HPr）和戊酸（HVa）的贡献率分别为85%和99%.通过改变发酵底物中碳水化合物和蛋白质比例,可以有效调节水解液中奇数型与偶数型短链脂肪酸的浓度和比例,为后期微生物合成高品质聚羟基脂肪酸酯（PHA）提供物质基础.     

不同底物MEC产氢潜力的研究

微生物电解池(microbial electrolysis cells,MEC)制氢技术是在传统发酵制氢中引入电解协助,克服了传统发酵制氢体系的热力学限制,使发酵末端产物挥发性有机酸能进一步转化为氢气,从而提高制氢效率。为考察不同底物MEC制氢的可行性,实验采用单池MEC反应器,在恒温35℃和电解电压为1.0 V下,以厌氧活性污泥为接种物,研究了挥发性有机酸(乙酸钠、丙酸钠和丁酸钠)、糖类化合物(葡萄糖、蔗糖和淀粉)的MEC产氢潜力。比较了Modified Gomperts模型获得各底物的动力学参数,氢气产率,及实验过程中电流,产氢潜力及能源转化率值。实验结果表明,酸挥发性有机酸与糖类化合物都能够在电解协助下产生氢气,乙酸钠、丙酸钠和丁酸钠的产氢潜力分别为40、26、48 m L/g,而葡萄糖、蔗糖和淀粉的产氢潜力分别为104、87、75 m L/g;葡萄糖、蔗糖、淀粉为底物时较乙酸钠、丙酸钠、丁酸钠更容易被降解利用产氢。     

不同有机废水厌氧产酸过程的研究

主要研究了不同类废弃有机物厌氧产酸过程中产生的挥发性脂肪酸的产量和组成比例。研究发现,废糖蜜溶液、蛋白废液和淀粉废液在达到最高产酸量时,超过50%的VFAs是乙酸,其次是丙酸,还含有少量的丁酸和戊酸。废甘油溶液在达到最高产酸量时,产生的VFAs的主要成分是丙酸。4种有机废液中,相同初始COD浓度条件下,淀粉废液产生的VFAs产量最多,初始COD为5000mg/L时最高产量为2.321g/L,其次是废甘油溶液,最高产量是2.244g/L。     

3种添加剂对污泥发酵产挥发性有机酸的影响

为利用污泥厌氧发酵产生的挥发性有机酸(VFA),通过批式实验研究了35℃条件下硫酸亚铁(Fe SO4·7H2O)、十二烷基磺酸钠(SDS)和活性炭3种添加剂对剩余污泥产VFA的影响。结果表明,3种添加剂均能提高VFA的产量。在厌氧发酵第4天时,3种添加剂分别促使VFA生成量达4 601、5 683、和4 830 mg/L,明显优于空白对照组。从生成量来看,SDS作用最明显;从达到峰值的时间来看,活性炭的作用最明显。     

淀粉污泥酸处理产氢特性及微生物多样性研究

以淀粉厂厌氧活性污泥为对象,探讨了经酸处理后污泥的产氢特性.结果表明,酸处理后的活性污泥反应系统,其产氢量均大于未经处理的活性污泥反应系统,其中最适产氢酸处理pH值为4.0、处理时间为0.5 h.通过细胞裂解直接提取活性污泥细菌基因组DNA,PCR扩增细菌16S rRNA基因V3区和变性梯度凝胶电泳分离,获得酸处理活性...     

新兴污染物对剩余污泥厌氧发酵产氢的影响研究

厌氧发酵产氢是污泥资源化利用的一种重要途径,然而污水处理过程中新兴污染会通过各种途径转移至污泥中,影响污泥的后续处理。总结了抗生素、表面活性剂、工业添加剂、溴系阻燃剂(BFR) 4种新兴污染物在污泥中的污染现状,阐述了新兴污染物对污泥发酵产氢的影响,并揭示了相关作用机制。同时,分析了新兴污染物在污泥发酵体系的降解转化规律。最后,对今后污泥中新兴污染物的研究做了展望,以利于污泥的资源化利用。     

Ce~(3+)对厌氧颗粒污泥产VFA的影响

采用批式实验,以葡萄糖和乙酸钠为基质,研究投加不同浓度稀土Ce3+对稳定驯化和长期贮存的厌氧颗粒污泥消化产VFA的影响.结果表明,Ce3+浓度＜1 mg/L时可降低消化过程中的VFA浓度,促进丁酸向乙酸的转化以及乙酸转化为甲烷;Ce3+浓度为1～10 mg/L时则抑制细菌活性,不利于乙酸和丁酸的降解.稀土Ce的投加对以葡萄糖为基质的厌氧颗粒污泥消化产VFA中各组分的质量分数影响较小,厌氧消化前期和中期VFA产物主要为丁酸和乙酸,两者含量之和约为96%,丙酸含量＜3%.以乙酸钠为唯一基质厌氧消化时,0.05 mg/L Ce3+的投加对乙酸钠降解具有一定促进作用,可提高反应速率和去除率.污泥经过长期贮存活性降低,但含稀土Ce的厌氧颗粒污泥活性高于不含稀土的污泥,利用含稀土Ce的污泥有利于反应器再启动.     

温度对超声波与碱促进污泥厌氧产酸的影响

课题组前期研究表明,超声波和碱联合作用可显著促进污泥厌氧发酵产酸。在此基础上,该研究专门考察了温度对超声波与碱联合促进污泥发酵产酸的影响。研究结果发现,在10~37℃范围内,挥发性脂肪酸(VFAs)的产量随着温度的升高而增加,10℃条件下,VFAs产量为1 078 mg/L,37℃时,VFAs产量提高到3 705 mg/L。当温度提高到55℃时,VFAs产量反而下降至2 469 mg/L。机理研究表明,10~55℃范围内,碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、α-葡萄糖苷酶和蛋白酶4种水解酶的活性随着发酵温度的升高而逐渐增强,有利于污泥中大分子有机物向小分子有机物的转化,与产乙酸、丙酸和丁酸密切相关的产酸酶的活性均在37℃时最高,55℃条件下各产酸酶活性较37℃均有大幅度下降。温度对水解产酸反应动力学的研究表明,在温度不高于37℃的条件下,产酸动力学参数随着温度的提高而增大,继续提高温度则减小,这正是VFAs产量在37℃时最高,55℃时显著下降的原因所在。     

城镇污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸工程示范研究

鉴于污泥厌氧发酵产酸技术的生产规模性研究较少,为深入了解城镇剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFAs）工程的长期运行特征,基于0.3 t/d规模的生产线平台进行了为期240 d的稳定运行研究,考察了长期运行条件下的污泥预处理效果、产酸水平、VFAs回收和经济可行性.结果表明:污泥经热-混碱预处理后溶解性有机物浓度〔ρ（SCOD）,以溶解性COD计〕比原污泥提高了29倍,水解率达到56%.当ρ（TSS）（TSS为总悬浮固体）分别为30和70 g/L时,污泥预处理水解率分别为56%和59%;厌氧发酵产酸率〔以每g污泥有机物生产多少mg VFAs计,R_VFAs〕分别为277和256 mg/g;ρ（TVFAs）（TVFAs为总挥发性脂肪酸）最高可达9.1 g/L,其中乙酸占61.6%.采用聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）联合调理能够有效提高发酵污泥的脱水性能,与对照组相比,泥饼的含水率由84.8%降至64.0%,发酵液的回收率由33.7%升至75.7%.经济效益分析表明,设置处理规模为100 t/d时,运行成本为346.6元/t,收益为451.4元/t.研究显示,城镇污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸生产线运行稳定,能够实现较好的有机物生物转化与资源化效果,经济可行,具有显著的应用前景.      

Ce3+对厌氧颗粒污泥产VFA的影响

采用批式实验,以葡萄糖和乙酸钠为基质,研究投加不同浓度稀土Ce³⁺对稳定驯化和长期贮存的厌氧颗粒污泥消化产VFA的影响.结果表明,Ce³⁺浓度<1 mg/L时可降低消化过程中的VFA浓度,促进丁酸向乙酸的转化以及乙酸转化为甲烷;Ce³⁺浓度为1～10 mg/L时则抑制细菌活性,不利于乙酸和丁酸的降解.稀土Ce的投加对以葡萄糖为基质的厌氧颗粒污泥消化产VFA中各组分的质量分数影响较小,厌氧消化前期和中期VFA产物主要为丁酸和乙酸,两者含量之和约为96%,丙酸含量<3%.以乙酸钠为唯一基质厌氧消化时,0.05 mg/L Ce³⁺的投加对乙酸钠降解具有一定促进作用,可提高反应速率和去除率.污泥经过长期贮存活性降低,但含稀土Ce的厌氧颗粒污泥活性高于不含稀土的污泥,利用含稀土Ce的污泥有利于反应器再启动.     

污泥厌氧消化的强化处理技术

污泥固体的生物可降解性低 ,影响了污泥的厌氧消化 ,提高厌氧消化效率的一个主要途径是促进污泥细胞的分解 ,增强生物可降解性 ,本文综述了强化污泥厌氧消化的几种预处理技术 ,包括热解、碱处理、臭氧氧化和超声处理     

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。     

微曝气预处理对高固污泥厌氧消化产甲烷的影响

以高固污泥为研究对象,探究额微曝气预处理对污泥厌氧消化产甲烷的影响。实验结果表明微曝气预处理能够强化高固污泥厌氧产甲烷,并且最佳的微曝气强度为0.4 vvm,相应的甲烷产量为312 m L/g挥发性悬浮固体。此外,微曝气有助于溶解性有机物的释放,当曝气强度为0.4 vvm时,溶解性COD与总COD的比值为0.31,溶解性蛋白质和多糖的含量分别为2.5、1.2 g/L,进一步研究发现微曝气能够促进挥发性脂肪酸(VFA)的积累和VSS的减量。微生物种群研究表明微好氧曝气能够促进Firmicutes的相对丰度,并且在0.4 vvm曝气强度作用下,Firmicutes的相对丰度为40.6%。     

酸-碱预处理促进剩余污泥厌氧消化的研究

为提高剩余污泥的厌氧消化效率,投加酸和碱对污泥进行预处理,对比分析了不同预处理方式（单独碱处理、酸-碱处理和碱-酸处理）对污泥水解酸化的影响,并研究了各种预处理方式对后续厌氧消化产甲烷效率的影响.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 d,达到5 406.1 mg.L-1.采用先酸（pH 4.0,4d）后碱（pH 10.0,4 d）预处理,在污泥水解酸化过程中,乙酸产量及其占总短链脂肪酸（SCFAs）的质量分数均高于其他预处理方式,其乙酸产量（以COD/VSS计）可达到74.4 mg.g-1,占总SCFAs的60.5%.酸-碱预处理后污泥混合液的C∶N比值为25左右,C∶P比值在35～40之间,这比单独碱处理和碱-酸处理后的C∶N和C∶P比值更有利于后续厌氧消化.通过对比研究发现,酸-碱预处理后,厌氧消化到第15 d,酸-碱预处理污泥的累积甲烷产量（CH4/VSS加入）达到136.1 mL.g-1,分别是空白对照、碱-酸预处理和单独碱预处理方式的2.5、1.7和1.6倍,厌氧消化效率最高.经过8 d酸-碱预处理和15 d的厌氧消化,挥发性悬浮固体（VSS）总去除率达到60.9%,污泥减量效果比其他预处理要好.很显然,酸-碱预处理方式更有利于污泥厌氧消化及污泥减量化.     

酸化预处理对剩余活性污泥厌氧消化及其脱水性能的影响研究

剩余活性污泥在厌氧消化系统中难以降解,而研究发现预处理能加速其水解的过程。本文研究了盐酸酸化预处理(pH为6～1)对剩余活性污泥后续消化及脱水性能的影响。综合考虑盐酸的投加量和污泥消化性能的改善情况得出最佳工艺参数:酸化至pH为2时,综合效果最佳。此时污泥消化13天的沼气产量相当于未经酸化处理污泥消化21天的沼气产量。在半连续流消化反应试验(35℃,水力停留时间为12天)中,预处理后的污泥产甲烷量较未经预处理的污泥提高了14.3%,同时沙门氏菌全部灭活。脱水实验研究发现,酸化预处理能节约后续污泥脱水过程中40%的阳离子絮凝剂投加量以达到同样的泥饼含固率。     

城市初级污泥的嗜热厌氧消化研究

实验通过运行连续搅拌反应器(CSTR),对城市初级污泥的两步嗜热厌氧消化进行了研究。研究结果表明,同一步嗜热厌氧工艺相比,两步嗜热厌氧工艺运行稳定,具有更高的有机物降解率、病原体的杀灭率,多产出的甲烷气体不仅可以弥补由于预处理而额外消耗的能量,而且还有净能量剩余。