pH对餐厨垃圾厌氧发酵产氢过程的影响

餐厨垃圾具有含水率高、有机物含量高、易腐败等特点,若处理不当,必然造成资源浪费和环境污染。餐厨垃圾减量化、无害化、资源化处理是环境科学领域近年来关注的热点与难点。为解决餐厨垃圾的减量化问题,同时产生清洁能源——氢气,利用自制小型序批式厌氧发酵产氢反应装置,以蒸煮餐厨垃圾为发酵底物,接种污水处理厂剩余污泥进行厌氧发酵产氢,在底物与接种物质量比为4:1,温度为37℃的条件下,研究p H对蒸煮餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响。结果表明,厌氧发酵底物中乙酸和丁酸是挥发性酸(VFA)中主要的组成部分,占总挥发性酸的80%以上,同时含有少量的丙酸,属于典型的丁酸型发酵。初始p H为9.0时,厌氧发酵效果最佳,累积产气量和产氢量最大,分别为748 m L和371 m L;在整个厌氧发酵过程中氢气的体积分数最高可达80.5%,平均产氢速率为10.31 m L·h~(-1),单位产氢量(以VS计)为72.9 m L·g~(-1),总固体(TS)和挥发性固体(VS)的去除率分别高达26.6%和34.4%;脱氢酶的活性呈现出先增强后减弱的趋势,产氢速率与脱氢酶的活性呈正相关;发酵反应进行到16 h时,脱氢酶的活性最好,此时产氢速率最大,为19.2 m L·h~(-1)。因此,调节初始p H为9.0,可以提高餐厨垃圾产氢效率,实现餐厨垃圾减量化和产生清洁能源的双重目标。     

重庆主城餐厨垃圾理化性质及产甲烷潜能分析

以重庆市主城区的餐厨垃圾为研究对象,调查分析其组成成分及粒径、含水率、挥发性固体(VS)含量等理化性质,并通过半连续式单相厌氧消化试验,进一步研究餐厨垃圾在中温条件下37±2℃的产甲烷性能.结果表明,重庆市主城区餐厨垃圾的主要成分为食物残渣、厨余废物等易消化物质,并具有含水率、含油率和VS含量较高等特性;半连续式厌氧消化试验所得实际产甲烷潜能为0.363—0.713 L CH4·g-1VS,占理论产甲烷潜能的45.77%—89.93%,稳定运行时VS去除率达到88.87%—93.85%.中温厌氧消化技术能有效地处理重庆市餐厨垃圾并同时从中高效地回收清洁能源沼气.     

利用餐厨和绿化垃圾提高蚯蚓堆肥效率处理剩余污泥的研究

为了显著提高蚯蚓堆肥处理剩余污泥的效率,在实验室条件下进行了掺入不同比例餐厨和绿化垃圾的剩余污泥蚯蚓堆肥试验。在保持剩余污泥占主体的情况下,试验按照剩余污泥：餐厨垃圾：绿化垃圾的质量比（干质量）顺序,共设6个不同配比处理组,分别为100/0/0、90/5/5、80/10/10、70/15/15、70/20/10和70/10/20,各组接种蚯蚓后恒温（25±1）℃暗室培养,中途适时补充基质和水分,试验为期7周。试验结束后,去除未被降解基质,分离并量测蚯蚓质量和数量以及蚓粪质量及其养分含量,并据此量化比较各组蚯蚓堆肥效率。试验结果表明,与纯污泥相比,增加餐厨和绿化垃圾的总比例可以显著加快蚯蚓的生长、成熟和繁殖速度,显著提高对应基质的降解速率和蚓粪生产速率,而且相应蚓粪的养分（总有机碳、全钾）含量也会显著增加（全氮和全磷含量无显著影响）。在保持剩余污泥占70%比例下,掺入15%餐厨垃圾和15%绿化垃圾的组别蚯蚓堆肥处理剩余污泥的效率达到最高（蚓粪的养分含量除外）,并与其他组别相比具有统计显著性。总之,餐厨和绿化垃圾的掺入能够显著提高蚯蚓堆肥处理剩余污泥的效率。     

油脂去除对餐厨垃圾压滤液厌氧消化的影响

采用常温（25℃）厌氧消化工艺,通过设计两种不同的进料浓度和4个处理方式,研究了油脂的去除对餐厨垃圾压滤液厌氧消化产沼气的影响,并考察了消化过程中典型工艺参数pH值、挥发性脂肪酸（VFA）、CODCr、总磷等的变化规律.试验结果表明油脂对餐厨垃圾压滤液厌氧消化的产气前期有一定的抑制作用,但是整体抑制不明显.处理T1（未隔油餐厨垃圾滤液800 mL）、T2（隔油餐厨垃圾滤液800 mL）、T3（未隔油餐厨垃圾滤液500 mL）、T4（隔油餐厨垃圾滤液500 mL）的产气总量分别为：84357、55539、45031和31033 mL,其中T1的产气总量是T2的1.52倍;T3的产气总量是T4的1.45倍,结果表明餐厨垃圾滤液不需要经过隔油处理而直接可以用于厌氧消化产沼气.同时,当压滤液低浓度（T3、T4）时,产气差异小;高浓度（T1、T2）时,产气差异大.此外,在整个厌氧消化过程中,处理T1、T2、T3和T4的CODCr总去除率分别为80.44%、78.53%、79.67%和80.7%.     

餐厨垃圾生物处理过程中VOCs的产生与控制研究进展

餐厨垃圾生物处理包括好氧堆肥、厌氧消化及卫生填埋等方式,在处理过程中产生的大量挥发性有机物(VOCs)造成二次污染,对环境和人体健康均造成危害.为促进对餐厨垃圾生物处理过程中VOCs的控制,对其产生机理、排放特征及控制方法方面进行综述.已有研究表明:餐厨垃圾生物处理过程产生VOCs可达100种以上.好氧堆肥、厌氧消化、卫生填埋可产生总VOC量分别为57.40-12 736.72 mg/kg、25.98-29.19 mg/m~3和106.20-1 103.70 mg/m~3,且VOCs组成成分复杂,种类与气体量受处理季节、处理时间、处理技术等因素影响较大.当前的VOCs控制技术包括吸附净化、生物净化、热力燃烧等.吸附净化装置简单、成本低但热稳定性差、吸附容量较小;热力燃烧适用于厌氧消化产生的小气体量VOCs,但存在着能耗高、局限性大等缺点.相较于其他控制方法,生物净化具有适用范围广、能耗低、二次污染小、去除效率高等优点,可作为餐厨垃圾生物处理过程中VOCs的主要控制方法.提出未来将餐厨垃圾生物处理过程VOCs产生的微生物机理研究,优化控制技术参数,提高总体去除效率作为重点研究与技术突破方向.(图2表2参76)     

我国餐厨垃圾处理收费制度研究

随着我国经济社会的不断发展,餐厨垃圾产生量逐年上升,大量的餐厨垃圾不仅对环境造成了严重的污染,高昂的处理费也给城市财政带来了沉重的负担.通过调研我国部分城市餐厨垃圾的处理收费标准和收费情况,总结收缴计量方式及特点,指出餐厨垃圾收费存在的问题,并提出合理制定收费标准、建立收缴制约机制、采取有效的收费方式等建议.     

果皮、菜叶混合垃圾的蚯蚓堆制处理

在果皮、菜叶混合垃圾中,加入不同比例木屑调节C／N比值和含水量后,接种赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）进行室内堆制处理,研究适宜含水量、接种密度和温度条件下蚯蚓的生长和繁殖特性以及堆制产物的化学性状。结果表明：蚯蚓堆制处理明显加速有机质矿化,促进有机物料降解,提高堆制产物全N量,降低堆制产物有机C含量和C／N比值。加入木屑虽然在一定程度上抑制了蚯蚓的生长和繁殖,但是,0～30d时25％和40％木屑堆制处理中赤子爱胜蚓生长良好,繁殖较旺盛。相关分析表明,接种蚯蚓并加入25％～40％木屑对促进果皮、菜叶垃圾降解以及提高和改善其化学性状是有效可行的,有利于废弃物的减量化、无害化和资源化。     

碳基材料对餐厨垃圾厌氧消化效率和微生物群落的影响研究进展

餐厨垃圾厌氧消化是一种可回收再生能源的生物处理技术,目前运行中主要存在系统稳定性差和效率低等问题,添加碳基材料能够提高餐厨垃圾厌氧消化效率并对系统运行产生积极影响.从甲烷产生和微生物群落变化两方面,综述碳基材料(生物炭、活性炭、碳布等)作为添加剂对餐厨垃圾厌氧消化系统的影响.其主要影响机理为(1)厌氧消化系统稳定性;(2)种间直接电子传递(DIET);(3)微生物群落.已有研究表明,碳基材料可促进餐厨垃圾厌氧消化产甲烷效率,提升甲烷产量1.1%-1 685%,缩短产甲烷迟滞期27.5%-95.7%.此外,碳基材料添加会引起厌氧消化系统中细菌和古菌群落结构变化,碳基材料通过选择性地富集功能微生物,促进微生物间互营代谢,进而影响系统稳定性和产甲烷效率.提出未来在餐厨垃圾厌氧消化的研究中,应着重关注碳基材料在连续运行系统中的分离与回收方法,优化不同厌氧消化条件下碳基材料的添加策略,通过代谢组学分析探究碳基材料对厌氧消化体系中微生物的作用机制.(图2表2参92)     

餐厨垃圾与污泥联合两步厌氧发酵产酸阶段条件优化试验

以污水处理厂活性污泥为接种物,以餐厨垃圾为发酵底物进行两步厌氧发酵产气试验,考察了产酸阶段初始pH值、温度及发酵物的预处理方法对两步发酵产气的影响.结果表明,产酸阶段的初始pH值以5.0最佳,气体的累计产气量最大,为13.69 mL·g-1TVS,产酸阶段的温度以65℃最佳,产气的累计产气量最大,为74.35 mL·g...     

接种量对泔脚发酵产氢的影响

接种量对泔脚的发酵产氢会产生很大的影响。以经热预处理(80℃,15min)的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,以850W、4min的微波+pH9.0预处理的泔脚为发酵底物,考察了40%、50%、60%、70%、80%、90%的接种量对泔脚中温(36℃)批式发酵产氢的影响。结果表明:过低的接种量(40%、50%、60%)下,泔脚的发酵产氢能力较差;而较高的接种量(70%、80%、90%)尤其是80%、90%的高接种量对泔脚的发酵产氢更为有利。然而,接种量越大,反应器的利用效率越低。因此,80%的接种量为泔脚发酵产氢的最佳接种量,其产氢延迟时间λ、最大比产氢率、产氢率、生物气中氢气的最高体积含量分别为4.22h、22.77mL/(gVS·h)、194.04mL/gVS、44.2%。     

猪粪、木屑混合物蚯蚓堆制处理中蚓体Cu、Zn富集的影响因素

采用室内接种法,以赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）构建生物反应器,研究猪粪、木屑混合物的蚯蚓堆制处理中,蚓体的生长状况及影响其Cu、Zn富集的主要因素。结果表明,接种密度为40 mg.g-1、湿度为75%同时有利于蚯蚓生长和基质消耗;温度为15℃对蚓体质量增加最有利,而温度为20℃最利于基质消耗;m（猪粪）∶m（木屑）为6∶4可同时利于蚓体质量增加和基质消耗。适宜的接种密度（48 mg.g-1）、湿度（70%）、温度（15℃）及较高比例的碳源辅料〔m（猪粪）∶m（木屑）为6∶4〕有利于蚓体对Cu的吸收和富集;低接种密度和高比例碳源辅料有利于蚓体对Zn的吸收,湿度和温度对蚓体Zn含量无显著影响,但蚓体Zn富集量分别在接种密度48 mg.g-1、m（猪粪）∶m（木屑）为6∶4、湿度75%和温度15℃条件下达最大。     

微生物淋滤法去除城市污泥中重金属的效果

以广州市城市污泥作为培养介质,利用以硫代硫酸钠作为生长基质进行生命活动的氧化亚铁硫杆菌(T.f]和氧化硫硫杆菌(T.t)来淋滤去除污泥中的重金属,研究了不同底物含量及不同驯化污泥接菌量对重金属去除效果的影响.结果表明,在无驯化污泥接种的条件下,最佳基质投配率为10 g·L-1;驯化污泥接种培养可以缩短污泥的酸化周期,并且在相同投配比条件下,接种培养较不接种培养的去除效果明显提高.驯化污泥接种量为10%、投配比为7 g·L-1时,污泥中主要超标元素Cu、Zn、Cd和Ni的去除率分别达到67.2%,88.9%,82.4%,和68.4%.同时,处理后污泥中的重金属含量可满足污泥农用的国家标准.     

一株耐盐嗜热菌Aneurinibacillus thermoaerophilus H7的分离及其油脂降解特性

针对高盐、高油餐厨垃圾高温堆肥功能菌株缺乏的问题,以大豆油为唯一碳源,通过测定生物量、脂肪酶活性和油脂降解率,从餐厨垃圾堆积处的土壤样品中分离筛选出一株嗜热油脂降解菌H7.通过形态特征、生理生化特征和16S rDNA序列分析,对筛选的菌株进行鉴定,考察其耐盐能力、油脂降解和生长特性.结果表明,菌株H7为嗜热嗜气解硫胺素...     

造纸污泥与味精废液联合厌氧消化试验

采用中温单相间歇式厌氧消化工艺,对造纸污泥与味精废液进行联合厌氧消化制沼气,通过设计正交试验,研究不同处理的产甲烷性能以及TS、C/N、接种量三种因素对甲烷产量的影响.试验结果表明,在中温条件下,各处理的VFA、SCOD与累积甲烷产量的变化趋势相同,其中VFA、SCOD指标均在12d左右达到最高值,各处理中仅T3在VFA高峰期表现出甲烷菌活性抑制效应,TS对三个指标均产生显著影响,系统的累积甲烷产量最高达5482ml;正交试验结果直观分析和方差分析显示:三个因素对系统累积甲烷产量的影响程度依次为:TS>C/N>接种量,其中TS的影响达到显著水平,最佳工艺条件为:TS=10%、C/N=20、接种量=5%,该条件下造纸污泥与味精废液的用量比为10:1.     

黑水虻对食料中pH值、辣度及盐度的耐受性

黑水虻能够高效取食和消化富含营养物质的易腐有机废弃物,将其转化为昆虫蛋白和油脂,为评估黑水虻处置餐厨垃圾的效率和稳定性,通过研究黑水虻在食料环境中对酸、碱、盐、辣椒素等胁迫因子的耐受性水平,分析其在餐厨垃圾处置过程中的抗逆表现.结果显示:(1)强酸性(pH=3)环境对黑水虻生长发育有显著负面影响,整体表现为幼虫体重减轻、化蛹率降低且无法羽化,不能完成完整的生活史;而强碱性(pH=11)环境没有表现出负面影响,反而有利于幼虫的生长发育,表现为体重增加、活力增强,因此黑水虻对强酸和强碱的适应能力是不对称的;pH值在5-11之间的黑水虻化蛹率、羽化率、生物量积累和成活率的差异不显著;(2)盐浓度增加会导致黑水虻幼虫发育期延长,但在本研究中,6%的质量浓度条件下仍没有出现体重、化蛹率、羽化率及存活率的显著差异,显示出黑水虻对渗透压存在较好的适应机制;(3)辣度对黑水虻生长发育无显著影响.综上所述,黑水虻幼虫对食料中的酸碱度、盐度及辣度整体上具有较好的耐受性,可作为动物媒介规模化处置餐厨垃圾,在具体工艺设计中应尽量调节餐厨垃圾至偏碱性、低盐度以提高效率、增加产量.     

鸡粪等几种农业废弃物厌氧消化性能研究

以鸡粪、农村餐厨垃圾、奶酪乳清、玉米秸秆和牧草5种农业废弃物为底物,采用批式方式研究其厌氧消化产气潜力和动力学特性。结果表明,不同VS含量(w分别为2%、3%、4%和5%)条件下,各底物(以VS计)最大产甲烷潜力由高到低依次为奶酪乳清、农村餐厨垃圾、玉米秸秆、牧草和鸡粪,最大累积甲烷产量分别为1 270. 9(5%)、1 113. 6(5%)、646. 7(2%)、645. 0(2%)和364. 7 mL·g~(-1)(4%)。修正的Gompertz模型与各底物单独厌氧消化结果拟合度高(R2=0. 961～0. 990),其预测结果可用于评价鸡粪与其他底物厌氧共消化的可行性。基于修正的Gompertz模型预测结果,以鸡粪为主要发酵底物,通过与奶酪乳清、玉米秸秆和牧草进行多底物混合优化C/N,可有效降低鸡粪厌氧消化产甲烷延滞期并提高产甲烷潜力,甲烷产量可提高52. 2%～112. 9%。鸡粪与奶酪乳清混合比例为50∶50(C/N为28. 02)时,系统产甲烷潜力最高。     

超声波对剩余污泥化学调理的影响

以污泥脱水性能与沉降性能为指标,研究了超声波预处理对剩余污泥经阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）进行化学调理时污泥减量效果的影响。试验结果表明,单独采用CPAM对剩余污泥进行化学调理时的ρ（最佳添加量）为120 mg.L-1,污泥滤饼含水率为81.2%;单独采用超声波处理剩余污泥时的最佳声能密度为0.04 W.mL-1,此时的滤饼含水率为80.4%。而当在采用CPAM对剩余污泥进行化学调理前先进行超声波预处理后,污泥滤饼含水率降至72.2%。试验结果表明这种联合处理方式不仅使剩余污泥的脱水性能大为改善,并且最佳CPAM投加量降低至60 mg.L-1,最佳超声声能密度降至0.03 W.mL-1,这表明联合处理方法降低了污泥处理成本。     

堆沤处理对稻草厌氧消化产气的影响

采用厌氧消化后的消化液对稻草进行堆沤预处理,设计正交试验L9(34),考察温度、含水率、混合液悬浮固体(MLSS)及时间对厌氧消化产气量的影响,并对堆沤处理前后的稻草进行了不同有机负荷率下的产气试验.结果表明,堆沤处理后稻草总产气量比未处理提高了3%～49.5%,最优条件组合为温度30 ℃、含水率900 g·kg-1、时间10 d、MLSS 1 500 mg·L-1.在此最优条件下,处理后稻草消化的单位挥发性固体产气量为804.8 mL·g-1,与未处理稻草相比提高51.2%,产气高峰提前10 d左右.     

基于饲料酵母二次发酵啤酒糟条件响应面优化研究

为提高发酵啤酒糟高蛋白产量,以一次发酵的黑曲霉和木霉双菌发酵的啤酒糟为原料,粗蛋白含量为指标,对饲料酵母和枯草芽孢杆菌进行二次混菌发酵,其对应的最佳条件为温度33.73℃,接种量16.51%,酵母菌和枯草芽孢杆菌接种量比为5∶1,添加硫酸铵5.00%,尿素添加量2.00%,发酵时间4 d,理论粗蛋白质含量43.38%.表明通过二次混菌发酵能显著提高啤酒糟粗蛋白含量.     

垃圾渗滤液的Fenton氧化预处理研究

采用Fenton氧化法对垃圾渗滤液进行预处理,考察了渗滤液初始pH值、H2O2和FeSO4.7H2O投加量、H2O2/Fe2＋投加的物质的量比及氧化反应时间等对Fenton氧化处理效果的影响,获得Fenton氧化处理垃圾渗滤液的最佳工艺条件：初始pH=3.0,H2O2投加量为5.0 mL.L-1,FeSO4.7H2O投加量为3.48 g.L-1,H2O2/Fe2＋物质的量比为4-1,反应时间为1.5 h。最佳条件下处理后垃圾渗滤液COD为5 220 mg.L-1,COD去除率达57.8%。凝胶渗透色谱和三维荧光光谱分析结果表明,垃圾渗滤液中主要含有腐殖酸类大分子物质,经Fenton氧化后降解变成小分子化合物。