厌氧消化过程氨抑制研究进展

厌氧消化作为一种可获得能源的可持续生物处理技术,在实际工程中得到了广泛应用。在厌氧消化过程中,氨抑制被认为是影响其整体效能的重要因素。虽然氮是厌氧消化系统中微生物新陈代谢所必须的元素,但是厌氧消化体系中过高的氨氮往往会抑制微生物的正常生命活动,尤其是产甲烷菌。重点介绍了国内外厌氧消化氨抑制最新的机理研究,详细阐述了其主要的影响因素和消除措施,包括微生物驯化、p H值调节、温度控制及C/N比调节等,为厌氧消化技术工程应用的未来研究提供一定的借鉴和参考。     

中温厌氧消化与高温厌氧消化对污泥重金属风险及稳定性的影响

通过分析中温厌氧消化+机械脱水以及热水解预处理+高温厌氧消化工艺过程中重金属含量与形态的变化,研究了中温厌氧消化与高温厌氧消化工艺对污泥重金属风险、形态及稳定性的影响.结果表明,中温厌氧消化工艺增加了污泥中Cd、Cr、Cu、Ni和Zn的含量,重金属污染等级和潜在生态风险增强.高温厌氧消化工艺降低了污泥Cd和Cr的含量,重金属污染等级和潜在生态风险降低.其中,N厂污泥主要致污染金属为Cd和Zn,S厂污泥主要致污染金属为Cd;Cd是6种重金属风险系数最高的,是污泥潜在生态危害的最大贡献者.中温厌氧消化后,污泥中Cd、Ni、Pb和Zn的可还原态和可氧化态所占质量分数之和降低;Cd、Cr、Cu和Ni的残渣态所占质量分数降低.可见,中温厌氧消化后,污泥重金属的潜在毒性和稳定态向直接毒性转化.高温厌氧消化后,污泥Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的可交换态所占质量分数降低;Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的残渣态所占质量分数亦降低,可见,高温厌氧消化后,重金属的直接毒性和稳定态向潜在毒性转化.     

多种抗生素对畜禽废水厌氧消化的联合抑制

为研究各种抗生素组合对猪场废水厌氧发酵的影响以及各种抗生素之间的相互作用关系,根据正交试验方案,通过分批培养,对阿莫西林、金霉素、磺胺二甲基氧、氟苯尼考4种抗生素的联合抑制作用进行了研究.结果表明,阿莫西林210 mg/L、金霉素10 mg/L、磺胺二甲基氧210 mg/L、氟苯尼考130 mg/L的组合对产甲烷的抑制率为87.8%,而4种抗生素浓度均为10mg/L的组合对产甲烷速率不但没有抑制影响,反而有促进作用.4种抗生素对产甲烷抑制作用的显著性依次为:金霉素阿莫西林氟苯尼考磺胺二甲基氧.4种抗生素两两之间呈现不同的互作类型,除氟苯尼考和磺胺二甲基氧、氟苯尼考和阿莫西林呈现相关加关系外,其余2种抗生素之间均表现为拮抗关系.     

剩余污泥厌氧消化过程产甲烷抑制技术研究进展

剩余污泥厌氧发酵过程中产生的挥发性脂肪酸(VFA)相比甲烷具有更高的应用价值,因而受到广泛关注.研究发现,通过产甲烷抑制剂可以将厌氧发酵控制在产酸阶段,阻断产甲烷过程,从而实现VFA的大量积累.然而,目前产甲烷抑制剂存在分类不明确、部分产甲烷抑制剂机理研究不够完善等问题.因此,根据抑制产甲烷菌物质的来源和特性,将剩余污...     

零价铁对厌氧消化过程中氨氮抑制解除的影响

氨氮抑制是影响高含固有机固体废弃物厌氧消化产甲烷效率的重要因素.本研究通过实验室批量实验,考察了微米级零价铁对剩余污泥、热水解污泥厌氧消化的影响以及对高氨氮抑制解除的影响.结果表明,投加4 g·L~(-1)和10 g·L~(-1)零价铁对剩余污泥、热水解污泥厌氧消化过程中的产甲烷速率、迟滞时间和产甲烷潜势等动力学特征均未有影响.但是,在高氨氮抑制的厌氧消化过程中, 4 g·L~(-1)和10 g·L~(-1)的零价铁投加可使厌氧消化受氨氮抑制的产甲烷迟滞时间由对照组的18.61 d分别缩短为17.22 d和16.18 d,最大产甲烷速率(以VS计)由对照组的6.34 mL·(d·g)~(-1)提升为7.84 mL·(d·g)~(-1)和7.39 mL·(d·g)~(-1).零价铁并未通过化学反应对厌氧消化的pH缓冲体系产生直接影响,而是使氨氮抑制后的产甲烷优势古菌Methanosarcina的相对丰度(27 d)由对照组的30.71%提升到53.50%和60.30%.本研究证明了零价铁并不能提升污泥产甲烷潜势,而只是在受抑制影响的厌氧消化过程中,刺激产甲烷微生物的代谢活性,强化如氨氮抑制影响的快速解除.     

厌氧高温消化法处理柠檬酸废水

用厌氧高温消化法处理柠檬酸废水,原废水的COD_(cr)10000～25000mg/L,BOD_5000～15000mg/L,pH4～5左右,经治理后,COD_(cr)去除率大于85%,BOD_5去除率大于90%,pH6～9,为废水后续处理达标奠定了良好的基础.     

合成有机物对厌氧消化抑制的可逆性机理分析

总结出抑制性合成有机从厌氧化消化系统内清除的４种主要作用算什么,即厌氧降解作用,厌氧污泥吸附作用、挥发作用和随出水流出作用。从厌氧消化中各大类微生物之间相互平衡、协同作用的关系,分析了合成有机物对厌氧消化抑制的可逆性机理,并提出了抑制性合成有对厌氧消化抑制的可逆性机理图式。     

重金属对2-氯酚厌氧降解的抑制动力学研究

考察了Cu2+、Cd2+、Ni2+、Fe2+4种重金属离子对2-氯酚(2-CP)厌氧降解速率的影响,并通过描述金属离子抑制作用的修正方程对实验进行拟合,研究了其动力学特征.结果表明,在0~500mg/L投加浓度范围内,Fe2+对2-CP的厌氧降解过程基本不抑制,Ni2+、Cu2+、Cd2+则存在明显抑制,抑制程度Cu2+﹥Ni2+﹥Cd2+.相同的抑制强度下,抑制浓度CIP-Cu﹤CIP-Ni﹤CIP-Cd.修正方程能较好地表征金属离子的抑制作用与该离子对降解速率的最大抑制浓度(I*)以及投加浓度之间的定量关系.由该方程拟合结果可得到Cu2+、Cd2+、Ni2+对25mg/L 2-CP降解的I*值分别为458.7,1693.5,1528.5mg/L,I*及指数m值的大小表明金属离子对2-CP厌氧降解的抑制Cu2+﹥Ni2+﹥Cd2+.     

厌氧消化处理制药废水微生物类群的研究

本文厌氧消化处理制药废水,在不同消化温度条件下,进行了厌氧微生物类群和种群数量的测定.消化温度39℃,各种群菌量最多.消化温度24℃,各种群菌量最少.消化温度33℃和35℃,各种群菌量与消化温39℃度相比,菌量有所减少,但菌量差别不太明显.例如:甲烷细菌消化温度24℃比39℃菌量减少3×10~4倍,消化温度33℃和35℃与39℃比较,甲烷细菌分别减少4.1×10~2倍和3.2×10倍,温度越低甲烷细菌数量越少.     

Effect of anaerobic digestion on the high rate of nitritation, treating piggery wastewater

Laboratory reactors were operated by using piggery wastewater and the effluent of anaerobic digester from piggery wastewater plants to study the effect of anaerobic digestion on nitritation rate.     

总氨氮在餐厨垃圾厌氧消化系统中的积累及其抑制作用

为研究总氨氮(TAN)在餐厨垃圾中温干式厌氧消化系统内的积累及抑制作用,在单相完全搅拌式(CSTR)反应器内进行餐厨垃圾中温厌氧消化,反应器在3 g·L-1·d-1(以VS计)的负荷下连续运行230余天,期间不断监测TAN及其余物化指标的变化.试验结果表明,TAN在系统内的积累呈现先快后慢的趋势,且不会持续积累,而是积累到一定程度后会保持稳定.游离氨(FAN)是氨抑制中起主导作用的因素,FAN大于150 mg·L-1时就会影响到系统效率;大于200 mg·L-1时会影响系统稳定性;大于300 mg·L-1后会产生强烈抑制,引发稳态型抑制,甚至导致系统出现泡沫.此外,氨抑制会影响系统产气动力学,导致产气速率降低,产气量减少.寻找合理的措施消除氨抑制对保障系统稳定运行具有重要意义.     

金属离子屏蔽腐殖酸对污泥厌氧消化抑制作用实验研究

以实验室培养、几乎不含腐殖质和金属离子的剩余污泥为研究对象,选择与市政污泥中腐殖酸特征相近的市售腐殖酸作为外加填充腐殖质,通过投加外源金属离子实验研究屏蔽腐殖质对污泥厌氧消化过程的抑制作用.结果表明,单独投加Ca2+与Al3+可分别获得65.4%和65.7%的屏蔽抑制率;Ca2++Al3+组合投加效果更佳,可获得高达80.1%的屏蔽抑制率,具有"1+12"的屏蔽抑制效果.然而,过高的金属离子含量(或组合含量)不仅无助于进一步提高屏蔽抑制效果,反而会因抑制微生物活性而导致屏蔽抑制率下降.Ca2+通过阳离子交换产生屏蔽抑制作用,而Al3+主要靠静电作用和网捕卷扫作用产生屏蔽效果.在屏蔽腐殖酸抑制方面,三价金属离子好于二价金属离子的原因是两者的静电作用力大小、作用方式、环境效果不尽相同.     

混合金属离子对厌氧生物处理过程抑制作用的研究

研究了在厌氧生物处理中同时存在铜、锌、镍和铬多种重金属离子时,其对厌氧生物过程的影响;考察了不同日加入金属总量与抑制程度的关系。当日加入总量低于２０ｍｇ／Ｌ时,对体系无影响;在２０－３０ｍｇ／Ｌ时,产生轻微的抑制,高于５０ｍｇ／Ｌ时,对体系产生明显的抑制作用。为维持厌氧生物过程正常动物运行,每ｇ污泥（干重）所承受的由每日进料引入体系的混合金属离子的总量应不超过０．６ｍｇ,厌氧体系中的溶解态金属总量     

Characteristics of high-sulfate wastewater treatment by two-phase anaerobic digestion process with Jet-loop anaerobic fluidized bed

A new anaerobic reactor, Jet-loop anaerobic fluidized bed （JLAFB）, was designed for treating high-sulfate wastewater. The treatment characteristics, including the effect of influent COD/SO42 ratio and alkalinity and sulfide inhibition in reactors, were discussed for a JLAFB and a general anaerobic fiuidized bed （AFB） reactor used as sulfate-reducing phase and methane-producing phase, respectively, in two-phase anaerobic digestion process. The formation of granules in the two reactors was also examined. The results indicated that COD and sulfate removal had different demand of influent COD/SO4^2- ratios. When total COD removal was up to 85%, the ratio was only required up to 1.2, whereas, total sulfate removal up to 95% required it exceeding 3.0. The alkalinity in the two reactors increased linearly with the growth of influent alkalinity. Moreover, the change of influent alkalinity had no significant effect on pH and volatile fatty acids （VFA） in the two reactors. Influent alkalinity kept at 400-500 mg/L could meet the requirement of the treating process. The JLAFB reactor had great advantage in avoiding sulfide and free-H2S accumulation and toxicity inhibition on microorganisms. When sulfate loading rate was up to 8. 1 kg/（m^3.d）, the sulfide and free-H2S concentrations in JLAFB reactor were 58.6 and 49.7 mg/L, respectively. Furthermore, the granules, with offwhite color, ellipse shape and diameters of 1.0-3.0 mm, could be developed in JLAFB reactor. In granules, different groups of bacteria were distributed in different layers, and some inorganic metal compounds such as Fe, Ca, Mg etc. were found.     

土壤重金属测定的前处理的方法的改进

本文根据美国EPA的微波消解标准方法,结合了我国传统的土壤消解方法,解决了传统的土壤消解方法的时间长,试剂消耗量大的问题。     

游离氨对热水解联合中温厌氧消化处理剩余污泥的影响

热水解预处理强化了污泥厌氧消化过程,但同时增加了微生物受游离氨抑制的风险.对比传统工艺,在有机容积负荷率1.74~4.27gVS/(L·d)条件下,研究了游离氨(FA)对热水解联合中温厌氧消化工艺性能的影响.结果表明,组合工艺甲烷产量较传统反应器提高89%~121%,有机去除率提高1.21~1.46倍.但同时导致系统中游离氨浓度达89~382mgN/L,显著高于传统工艺中37~84mgN/L的范围.游离氨毒性测试显示,传统工艺中FA浓度从43mgN/L升至84mgN/L,没有抑制解乙酸产甲烷途径,而组合工艺中FA升至264mgN/L时,表现出抑制作用,尽管厌氧菌对高浓度FA表现更强的驯化趋势.结合氮负荷试验, FA浓度与基质利用能力,解乙酸产甲烷途径抑制程度和挥发性有机酸积累的关系表明,高有机负荷条件下组合工艺效率可通过控制氮负荷优化.     

生物质固体废物厌氧发酵过程中HS对产CH4作用研究进展

针对生物质固体废物量大面广,具有污染和资源利用双重特性,厌氧发酵能源化可促进其污染控制,且过程中部分有机成分在微生物作用下转化成腐殖质（HS）.通过分析厌氧发酵过程中HS转化规律、HS结构特征与氧化还原性能、腐殖质还原菌与产甲烷菌活性、产CH₄效率之间的响应关系和作用机制研究进展,总结凝练出生物质厌氧发酵系统内HS对CH₄的调控原理,为减少厌氧发酵系统内HS对产CH₄途径的抑制作用,提高发酵效率的技术研究提供理论支撑.     

Effect of the chlortetracycline addition method on methane production from the anaerobic digestion of swine wastewater

Effects of antibiotic residues on methane production in anaerobic digestion are commonly studied using the following two antibiotic addition methods：（1） adding manure from animals that consume a diet containing antibiotics, and（2） adding antibiotic-free animal manure spiked with antibiotics. This study used chlortetracycline（CTC） as a model antibiotic to examine the effects of the antibiotic addition method on methane production in anaerobic digestion under two different swine wastewater concentrations（0.55 and 0.22 mg CTC/g dry manure）. The results showed that CTC degradation rate in which manure was directly added at 0.55 mg CTC/g（HSPIKE treatment） was lower than the control values and the rest of the treatment groups. Methane production from the HSPIKEtreatment was reduced（p 〈 0.05） by 12% during the whole experimental period and 15% during the first 7 days. The treatments had no significant effect on the pH and chemical oxygen demand value of the digesters, and the total nitrogen of the0.55 mg CTC/kg manure collected from mediated swine was significantly higher than the other values. Therefore, different methane production under different antibiotic addition methods might be explained by the microbial activity and the concentrations of antibiotic intermediate products and metabolites. Because the primary entry route of veterinary antibiotics into an anaerobic digester is by contaminated animal manure, the most appropriate method for studying antibiotic residue effects on methane production may be using manure from animals that are given a particular antibiotic, rather than adding the antibiotic directly to the anaerobic digester.     

矿物材料对餐厨垃圾厌氧消化的影响研究

在试验的基础上研究了3种矿物材料膨润土、斜发沸石、粉煤灰对富含钠离子的餐厨垃圾厌氧消化过程的影响.结果表明,在发酵温度为35℃、底物固含量(TS)为10%、添加物用量为1%(质量分数,以消化底物计)时,膨润土、沸石粉、粉煤灰对含盐餐厨垃圾的厌氧发酵消化液中的钠离子具有良好的吸附性能,吸附率分别为13.75%、10.11%、7.99%.在未使用无机矿物的情况下,当钠离子浓度为3000～4000mg·L-1时,含盐餐厨垃圾的的厌氧消化过程受到Na 离子的明显抑制.从产气量分析,3种矿物材料均能明显促进餐厨垃圾的厌氧消化过程,与空白对照试组相比,膨润土、斜发沸石、粉煤灰分别使产气量提高了131%、82%和45%.三者对甲烷气产量的促进影响强弱顺序是,膨润土＞斜发沸石＞粉煤灰.初步讨论了这3种矿物材料提高餐厨垃圾厌氧消化甲烷产量的作用机理.