厌氧法处理含硫酸盐有机废水的探讨

根据近年来厌氧法处理含酸盐废水的研究成果,分析硫酸盐还原菌在套氧消化过程中的地位,提出影响产甲烷与硫酸盐还原之间相互作用的几个主要因素：基质类型,反应器械型式,污泥性质,并就目前常用于处理此类废水的方法进行阐述。     

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。     

营养限制对厌氧序批操作反应器的影响及其恢复重建过程

研究了在厌氧条件下以葡萄糖为基质的序批操作反应器(ASBR)中营养物浓度限制对基质吸收和储存的影响及其恢复重建过程。结果表明,营养物限制条件下,发酵细菌表现为过量吸收基质并储存为糖原,形成隐性增殖以维持其细胞的正常结构和代谢功能;而甲烷菌由于无储存能力,其表现为活性逐渐降低。短期营养限制条件下(1个周期),基质中无磷时,储存量增加29%;基质中无氮时,储存量增加90%;基质中既无氮也无磷时,储存量增加26%。长期(31个周期)营养限制(基质中氮磷含量减小50%)下,胞内储存糖原量可高达正常状态下的4.8倍,但甲烷活性减少为正常状态下的17.78%。营养物限制对发酵细菌影响较小,对甲烷菌影响较大。将氮磷浓度恢复正常后,反应器的产甲烷能力恢复较快,出水COD经31周期后恢复正常,而胞内糖原在85周期后恢复正常。     

对厌氧消化中硫化氢毒性的控制

在厌氧消化处理高浓度硫酸盐废水时，不但存在硫酸盐还原菌与产甲烷菌之间发生基质竞争的问题，而且硫酸盐还原菌将硫酸盐还原时产生的硫化氢对产甲烷菌产生毒性作用。作者介绍了硫化氢对产甲烷菌产生毒性作用的动力学方程，并详细分析了在厌氧消化条件下，硫化氢对产甲烷菌产生毒性作用的机理，重点阐述了用气体吹脱法、化学沉淀法和生物除硫法三种控制硫化氢毒性的方法。     

上流式厌氧污泥床反应器处理饮料废水

通过监测西安可口可乐饮料有限公司污水处理站的上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,探讨饮料废水厌氧处理过程中COD去除率、沼气组分、氢分压、出水挥发性脂肪酸、产甲烷活性以及污泥形态。结果表明,UASB反应器对饮料废水中的COD去除率达到84.55%,产生的沼气中甲烷组分含量高达74.5%。反应器内的氢分压仅2.5 Pa,为水解发酵和产氢产乙酸过程创造了良好的条件。UASB反应器中污泥具有较高的产甲烷活性,以乙酸、丙酸和丁酸为基质时,最大比产甲烷活性分别为407.14、331.74和241.27 m L CH4/(g VSS·d)。UASB反应器中的污泥形态主要为絮状,甲烷菌中的优势菌为甲烷丝菌,同时存在少量甲烷杆菌。针对该厂UASB反应器中污泥的现状,提出了影响颗粒化的因素和控制措施,为后期的运行和管理提供了参考依据。     

基质组分对厨余与污泥共发酵动力学特性的影响

通过厌氧发酵4阶段动力学实验、产甲烷抑制实验及单一VFA的产甲烷动力学实验,探明了厨余和污泥共发酵过程中,典型组分对其潜在的酸积累类型以及甲烷化过程的影响。结果表明,不同基质组分在厌氧发酵过程中的VFA组成比例以及单一VFA的产甲烷化动力学特性,对其产甲烷潜能及速率有着决定性影响。乙酸的甲烷化速率高达44.80 mL·d~(-1),丁酸略慢于乙酸,而丙酸和戊酸的甲烷化速率不足乙酸的1/2,其中丙酸的延滞期长达1.76 d。因此,产酸类型以乙酸为主的污泥、菜类在产甲烷阶段不存在延滞期;而蛋肉类及油的产甲烷速率受到丙酸、戊酸动力学特性的影响相对较慢。通过调整共发酵基质配比不仅能够提高发酵潜能,还能够优化VFA组成比例,实现较高的甲烷产率及甲烷化速率。     

硫酸盐对不同浓度有机废水厌氧消化的影响

四个浓度有机废水用五个浓度硫酸盐处理,结果表明,低浓度有机废水(如5000mgCOD/l)即使用浓度达100mmol/l硫酸盐处理,只在发酵早期对产甲烷有抑制作用,10天以后抑制作用消失,而高浓度有机废水(如15000～20000mgCOD/l)加入不同浓度硫酸盐处理,甲烷产生率下降,抑制时间随发酵时间延长而延长,但抑制程度随发酵进程逐渐减弱,产气率逐步提高。在总产气量达到最高值以前,气体中甲烷含量随硫酸盐浓度提高而下降。硫酸盐还原与产甲烷状况基本一致。     

城市生活垃圾焚烧厂渗滤液产甲烷潜力

为研究城市生活垃圾焚烧厂渗滤液的产甲烷潜力及其影响因素,在常规水质分析的基础上,采用瑞典AMPTSⅡ系统进行中温((37±1)℃)厌氧消化实验,探究稀释倍数和污泥投加量对城市生活垃圾焚烧厂渗滤液的甲烷产率和可生物降解性的影响。结果表明:城市生活垃圾焚烧厂渗滤液的甲烷产率(以CH4/CODadd计)高于326.0 mL·g~(-1)(理论甲烷产率为350 mL·g~(-1)),可生物降解性高于93.1%;城市生活垃圾焚烧厂渗滤液是一种高COD、高NH3-N的有机废水,但可生化性较好;无论污泥投加量还是稀释倍数对城市生活垃圾焚烧厂渗滤液的甲烷产率和可生物降解性影响都很小,但稀释倍数的增加可明显降低污泥驯化时间和厌氧消化时间。在工程应用中,采用生化出水回流稀释城市生活垃圾焚烧厂渗滤液的方法,可降低厌氧反应器启动时间和厌氧消化时间,提高城市生活垃圾焚烧厂渗滤液处理效率。     

膨润土强化畜禽粪便厌氧消化生产甲烷的探究

为探究膨润土(Be)对畜禽粪便厌氧消化性能的影响,(30±1)℃下进行Be强化畜禽粪便厌氧消化生产甲烷实验,并分析微生物结构。结果表明:(1)适量的Be能提高畜禽粪便产甲烷效率;提高溶解性有机碳(DOC),为后续酸化、产甲烷提供充足的基质;促进挥发性脂肪酸含量升高,为产甲烷古菌提供底料。当Be为3.0%(质量分数)时,甲烷日产量最高至268.5mL/d,第40天单位质量挥发性悬浮固体(VSS)的甲烷累积产量为(289.3±9.2)mL/g,DOC最大值为(5 985±142)mg/L,溶解性蛋白质为(3 015±118)mg/L,多糖最大值为(1 061±56)mg/L,乙酸在前10天急剧升高至(385±10)mg/L,戊酸最大值为(124±9)mg/L,VSS减量率为31.2%±1.3%。(2)Be的存在有利于提高厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度,当Be为3.0%时,厚壁菌门相对丰度为61.2%。     

小麦秸秆预处理对厌氧消化性能的影响研究

针对小麦秸秆厌氧消化水解限速步骤,研究了酸、碱和污泥发酵消化液(以下简称消化液)预处理对小麦秸秆厌氧消化性能的影响。结果表明,酸和消化液预处理可以加速小麦秸秆水解酸化,在厌氧发酵第4天时产气中测得甲烷,早于对照和碱预处理。与对照相比,酸、消化液和碱预处理后小麦秸秆和污泥共消化体系的产气量可分别提高13.7%、12.0%和9.2%,产甲烷量可分别提高7.4%、9.5%和5.2%,但碱预处理会延滞厌氧消化产甲烷阶段。厚壁菌门(Firmicutes)是厌氧消化反应器中最主要的菌门,主要包括己酸菌属(Caproiciproducen s)、乙醇生孢产氢菌属(Hydrogenispora)、瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)、罗伊氏乳杆菌属(Lactobacillus)和Ruminiclostridium_1属等,其中己酸菌属和乙醇生孢产氢菌属可以作为小麦秸秆和污泥共消化的监测指标,在厌氧消化前期反应器中微生物主要为己酸菌属,而后期主要为乙醇生孢产氢菌属。     

生活垃圾渗滤液对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响研究

通过厌氧毒性实验、恢复实验和特征毒性模拟实验,研究了生活垃圾渗滤液对厌氧颗粒污泥微生物产甲烷活性的影响。结果表明,1 000 mg/L氨氮浓度下产甲烷活性均大于85%,说明相应氨氮浓度范围,垃圾渗滤液基质对厌氧颗粒污泥的微生物没有明显抑制作用。恢复实验后活性得到完全恢复,属代谢毒性。模拟废水氨氮浓度大于1 000 mg/L浓度时,开始出现抑制;氨氮浓度大于3 000 mg/L时,有明显抑制,产甲烷活性下降32.1%;相同氨氮浓度下,渗滤液最大活性区间滞后于模拟废水,产甲烷活性也小于模拟废水,存在除氨氮以外的毒性物质的影响。     

pH、温度及初始铊浓度对硫酸盐还原菌脱铊的影响

环境因素对硫酸盐还原菌除铊效果具有较大的影响。在对上流式厌氧污泥床污泥中分离纯化得到的硫酸盐还原菌进行初步鉴定的基础上,探讨pH、温度以及初始铊浓度对硫酸盐还原菌除铊效果的影响。实验结果表明,3株耐铊硫酸盐还原菌生长的反应适宜pH为6.0,该pH环境下3个菌株的铊去除率分别为96.71%、97%和96.23%;最适温度在28~32℃范围内,此条件下3株菌株对铊的去除率分别高达93.11%、91.84%和92.83%;初始低浓度铊对菌株除铊效果影响较小,3株菌株除铊率均达到99.4%以上。对反应过程中的pH、温度以及初始铊浓度进行调节,对于改善硫酸盐还原菌去除铊污染效果具有重要意义。     

污泥炭强化微生物电解池提高污泥厌氧消化甲烷产率与系统稳定性

投加污泥炭可有效改善利用微生物电解池厌氧消化(MEC-AD)甲烷产率偏低的问题,但其对MEC-AD体系的长期影响仍未知.研究了不同运行条件(外加电压、有机负荷率OLR)下,污泥炭对MEC-AD在连续进料运行模式下产甲烷效能的提高.首先,基于甲烷产率、电流密度等指标,确定最佳外加电压为1.5 V;然后,在相同外加电压(1...     

生物炭和石墨的电化学性质对剩余污泥厌氧消化产甲烷的影响

以玉米秸秆为原料,分别在300、500和700℃的条件下热解制备生物炭(CS300、CS500、CS700),对其理化性质(pH、比表面积、灰分含量、元素组成)和电化学性质(电子供给能力(EDC)、电子接受能力(EAC)、导电率(EC))进行了表征,并将3种生物炭和导电型石墨分别加入消化反应器进行污泥中温厌氧消化批次实验。结果表明:CS300具有最高的EDC(0.598 mmol·g~(-1)),CS700具有最高的EAC(0.740 mmol·g~(-1)),石墨的导电性最强(2.0×10~4 S·m~(-1));4种碳材料对污泥厌氧消化产甲烷均有促进作用,CS300、石墨、CS500和CS700实验组的甲烷累积总产量比对照组分别提高了42.4%、38.9%、28.9%和11.2%。微生物群落结构分析结果表明:甲烷生成的主要代谢途径是CO_2还原代谢途径;3种生物炭材料均提高了Methanosarcina等氢营养型产甲烷古菌的相对丰度,CS300的富集能力最强,石墨的影响作用则不显著。冗余分析结果表明:4种碳材料的电化学性质对厌氧细菌群落组成变化的贡献度为52.7%,对厌氧古菌群落组成变化的贡献度为64.4%;具有氧化还原活性的生物炭通过反复供给、接受电子大幅增加体系中微生物可用电子数量来提高互养微生物种间电子传递效率;而导电性能优秀的石墨则主要通过促进微生物的直接电子传递来提高甲烷产率。研究为解析具有电化学活性的碳材料对厌氧微生物菌群代谢特征和电子传递的影响规律提供了一定的理论支撑,对提高污泥厌氧消化效率、实现能源高效回收具有重要理论价值和现实意义。     

不同好氧预处理方式对餐厨垃圾产甲烷的影响

为了研究不同好氧预处理方式对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响,通过建立3个模拟厌氧生物反应器,研究了传统厌氧生物反应器C1、上层好氧预处理-厌氧生物反应器C2和底部好氧预处理-厌氧生物反应器C3 3种不同操作条件下的产甲烷过程.结果表明,挥发性有机酸的累积使C1始终处于产甲烷滞后阶段;而C2、C3的好氧预处理通过加快易水解酸化组分和过量挥发性有机酸的好氧降解,有效缓解了酸性抑制,产甲烷滞后时间明显缩短至10 d内.第32天C2停止上层曝气后,在27 d内甲烷浓度达到了50％以上,同时,产甲烷速率迅速上升,并在第81天可达到峰值773 mL/(kg·d).C3在第11天停止底部曝气后,虽然经过22 d的时间甲烷浓度即上升至50％,但之后产甲烷速率经历回落阶段后再次逐渐上升,在实验结束时仅达到517 mL/(kg·d).上层曝气的好氧预处理方式所需曝气时间相对较长,但其产甲烷启动快,与底部曝气相比,其后期的甲烷化过程更稳定并可达到较高的产甲烷速率.     

油脂含量和有机负荷对餐厨垃圾干式厌氧消化的影响

为了研究进料油脂含量(5%~25%)和有机负荷(40~60 kg VS/m3)对餐厨垃圾中温干式厌氧消化的共同影响,采用软件Design-Expert 8.0.6设计进料参数,以容积产甲烷率作为响应值,对14组序批式实验的结果进行回归分析,并建立容积产甲烷率与油脂含量和有机负荷间的回归方程。结果表明,当有机负荷为40 kg VS/m3时,甲烷产率随油脂含量的增加而增大;当有机负荷为50 kg VS/m3时,甲烷产率随油脂含量的增加先增大后减小;当有机负荷为60 kg VS/m3时甲烷产率随油脂含量的增加而减小。序批式实验中进料的最佳油脂含量和有机负荷分别为18.7%和42.9 kg VS/m3,对应响应面的理论容积产甲烷率最大值为32.74 L CH4/L。研究结论可以应用到实际工程中,为餐厨垃圾干式厌氧消化技术的推广提供一定的理论基础。     

硫酸盐还原菌落活性的研究

从广州某污水处理厂采取含硫酸盐还原菌（SRB）的污泥,经富集培养、驯化,研究该硫酸盐还原菌（SRB）在pH值为7．5、30℃的完全厌氧环境中,使硫酸盐转化的效率。试验证明,经过富集、驯化后的硫酸盐还原菌,在1～2h内生长最快,硫酸盐还原效率最高,经过3h左右,硫酸盐还原率可达到93．8％。     

初始pH值对氨三乙酸促进产甲烷效果的影响

金属离子螯合剂氨三乙酸(nitrilotriacetic acid,NTA)可提高微量金属离子的生物可用性,促进厌氧消化产甲烷.借助气相色谱分析,在探讨系统酸性pH值对厌氧消化甲烷产量影响的基础上,重点研究了初始pH值对NTA促进产甲烷效果的影响.结果表明,系统初始pH值对厌氧消化产甲烷有一定的影响,其影响程度与溶液中游离乙酸的浓度密切相关.NTA对产甲烷的促进作用在pH值为6.5和7.0时较为明显,而在更低pH条件下,几乎没有促进作用.当pH为7.0、添加10 μmol/L NTA时,与对照样相比,累积甲烷产量增加了38.5％,而pH 6.0时,作用却不明显.     

氯代有机污染物在厌氧条件下还原脱氯的研究进展

对氯代有机污染物在产甲烷和硫酸盐还原条件下还原脱氯的研究成果进行了综述 ,并介绍了国内外加速厌氧条件下还原脱氯的方法与成果以及缓释氢物质 (hydrogenreleasecompounds ,HRC)的工作原理与工程应用。此外 ,作者还对厌氧还原脱氯的机理和未来的研究方向进行了讨论和展望     

褐铁矿与固体含量对牛粪秸秆混合厌氧干式发酵的影响

干式厌氧发酵是处理农业废弃物的有效途径之一,其中总固体(TS)含量和外源添加剂是影响有机质产甲烷过程的重要影响因素。以牛粪与水稻秸秆为例,研究了不同的褐铁矿添加量以及TS含量对牛粪秸秆混合厌氧干式发酵产甲烷过程的影响,并对沼渣特性进行表征。结果表明:固定TS含量25%时,添加1%褐铁矿(基于底物TS含量)显著促进产甲烷过程,产气量比对照组增加了21 mL·g~(-1)(以VS计);对照组(无褐铁矿)和添加1%褐铁矿时,纤维素降解均随TS含量升高而降低;TS含量40%时,添加1%褐铁矿对产甲烷过程具有抑制作用,甲烷产率相比于对照组(TS含量25%)降低了71%。可见只有当TS含量25%时,添加适量褐铁矿才能有效促进牛粪秸秆混合厌氧发酵产甲烷过程。研究可为优化农业废弃物甲烷化提供参考。