基质配比及硫酸盐对AnMBR产甲烷性能的影响

针对厌氧膜生物反应器污泥,研究了不同基质及硫酸盐对厌氧污泥产甲烷活性(SMA)及产甲烷潜能(BMP)的影响,阐述了硫酸盐还原及产甲烷过程的作用机制.结果表明:乙酸/丙酸比值为60%时,乙酸与丙酸的协同作用最佳,其厌氧污泥的SMA最快;乙酸/丙酸比值低于40%时,丙酸转化为乙酸的速率成为甲烷生成的限制因素,其厌氧污泥的SMA减缓;乙酸/丙酸比值高于60%时,SMA受到乙酸的抑制.在硫酸盐存在条件下,当COD/SO_4~(2-)-S20时,SMA和BMP均受到抑制,当COD/SO_4~(2-)-S10时,乙酸代谢受到抑制.从硫代谢情况来看,当COD/SO_4~(2-)-S25时,80%以上的硫酸盐转化为稳定价态的硫(H_2S,HS~-,S~(2-)),硫化氢对产甲烷菌产生抑制作用;当COD/SO_4~(2-)-S25时,仅有14%的硫酸盐转化为稳定价态的硫,硫酸盐还原菌因底物不足而活性受到抑制.     

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.     

剩余污泥厌氧消化甲烷生成势与产甲烷菌群多样性的比较研究

以AP、DH两污水处理厂的剩余污泥为基质,分别接种两厂的剩余污泥进行了厌氧消化甲烷(CH4)生成势实验(BMP).经改进的Gompertz模型和Michaelis-Menten模型回归分析可知,AP、DH两厂厌氧污泥的最大比产气速率数值接近[74.21 mL·(g·d)-1和51.99 mL·(g·d)-1],但对基质剩余污泥的半饱和常数Km差异较大(54 098 mg·L-1和19 005mg·L-1),DH厌氧污泥对该厂剩余污泥的亲和力较好.两个批次实验结束时TSS、CODT均有所下降,NH+4-N显著提高,且高污泥负荷F/M条件下水质变化趋势更为显著.实验前后末端限制性片段多态性(T-RFLP)分析结果与BMP实验结果相一致,实验结束后杂菌(Diverse)相对含量显著下降,产甲烷髦毛菌Methanosaeta spp.(280 bps)、产甲烷微菌Methanomicrobiaceae(80bps)和RC-I(389 bps)的相对含量皆有所提高,且DH-BMP样品产甲烷功能菌群相对含量提升程度高于AP-BMP实验前后变化.     

零价铁和微波预处理组合强化污泥厌氧消化

以中温(100℃)常压的微波预处理结合零价铁投加为对象,考察了低投加量5. 19～41. 51 g·kg~(-1)(以TS计)、高投加量83. 35～853. 46 g·kg~(-1)(以TS计)下的零价铁对微波预处理污泥厌氧消化的进一步强化作用.结果表明,微波预处理与零价铁组合可使污泥厌氧消化产甲烷潜势提升17%～23%.零价铁对微波预处理后污泥厌氧消化具有一定的促进作用,且提升了厌氧消化初期(1～4 d)产甲烷速率,零价铁投加量为31. 13 g·kg~(-1)(以TS计)时,产甲烷潜势提升了7. 42%,反应第2 d的产甲烷速率提高了11. 02%.高投加量的零价铁并未表现出更好的强化效果.零价铁促进了厌氧消化初期溶解性有机物的释放,投加量为31. 13 g·kg~(-1)(以TS计)时,溶解性蛋白质较单独预处理组提高21. 16%,并且零价铁投加加快了乙酸、异丁酸、异戊酸的消耗.零价铁的投加,导致上清液中的磷酸根和硫酸根浓度降低,相应地,上清液中铁元素的浓度反而下降,说明零价铁的形态转化后,易与磷酸盐、硫反应形成沉淀,这可能是铁投加作用效果不明显的重要原因.     

厌氧污泥产甲烷活性与产甲烷菌群多样性的研究

选用NaAc为基质,对AP、DH两污水处理厂的厌氧污泥进行了生化产甲烷(CH4)势实验(BMP).经改进的Gompertz模型和MichaelisMenten模型回归分析可知,尽管AP、DH两厂厌氧污泥的最大比产气速率数值接近(67.93、62.65 mL·g-1·d-1,以VSS计),但对基质NaAc的半饱和常数K m差异较大(1517和801 mg·L-1),DH厌氧污泥对基质的亲和力较好.BMP实验结束时DH厌氧污泥中的ORP位于-310~-373 mV之间,投加基质时CH4回收率高于80%,均优于AP厌氧污泥.T-RFLP与SEM镜检结果与BMP实验结果较为吻合,AP厌氧污泥中产CH4功能菌群群落丰度较低,Diverse菌群相对丰度达45%,而DH厌氧污泥中产CH4功能菌种群密集,Diverse菌群相对丰度仅为7%.DH厌氧污泥中产CH4功能菌以产CH4髦毛菌Methanosaeta spp.(280 bps)为主,同时存在产CH4微菌Methanomicrobiaceae(80 bps)、RC-I(389bps)和产CH4杆菌Methanobacteriacea(88 bps).     

COD_(CH_4)/COD值评价垃圾渗滤液厌氧可生化性的研究

基于理论分析,提出CODCH4/COD值作为废水厌氧可生化性的评价指标,确定了CODCH4/COD值表示厌氧可生化性的数值界限。同时,在BMP分析的基础上,采用CODCH4/COD值考察了垃圾渗滤液的厌氧可生化性,并与BOD5/COD值评价结果进行了对比。实验结果显示,CODCH4/COD值与BOD5/COD值用于垃圾渗滤液可生化性的评价,得出的结论具有相似性,但CODCH4/COD值大于BOD5/COD值。究其原因:好氧条件下,总的生化耗氧量(BOD)u小于理论完全需氧量(COD);厌氧条件下,有机物完全去除时CODCH4(理)等于理论完全需氧量。此外,BOD5测试时间仅5 d,而BMP测试时间一般在30 d以上,从而使微生物有足够的时间去适应废水水质,故能较好地反映废水的可生化性。     

ABS树脂废水有机物反硝化潜势及降解特性

为优化ABS树脂废水的生物脱氮工艺,测定了废水的反硝化潜势,分析了废水反硝化阶段有机物的降解特性. 结果表明,ABS树脂废水的反硝化碳源充足,并且含有易降解有机物和慢速降解有机物等具有不同反硝化速率的有机物. 在废水ρ(SCOD)(SCOD为溶解性化学需氧量)为755.4~1 043.3 mg/L,ρ(TN)为86.1~111.1 mg/L的情况下,总反硝化潜势为95.4~144.6 mg/L (以NO₃--N计),其中易降解有机物的反硝化速率为3.4~4.6 mg/(g·h) (以NO₃--N计),反硝化潜势为33.2~49.7 mg/L;2类慢速降解有机物的反硝化速率分别为2.2~3.2和0.4~0.9 mg/(g·h),反硝化潜势之和为62.2~94.9 mg/L. 反硝化过程中,废水SCOD的去除率为48.9%~62.8%,ON(有机氮)去除率为81.5%~95.7%. 腈类物质得到明显降解,并生成大量NH₄+-N,是反硝化碳源的重要组成部分. 三维荧光光谱表明,废水中的芳香族有机物苯环结构在反硝化条件下未得到有效降解,但在好氧条件下得到快速降解.      

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.     

基于DTT法测量广州市区PM2.5的氧化潜势

大气颗粒物氧化潜势（Oxidative potential）常用于表征颗粒物对人体健康的影响.二硫苏糖醇（DTT）法是近年发展的一种测定颗粒物氧化潜势的方法,本研究改进了该方法的颗粒物提取方式和反应流程,并开展了广州市区PM_2.5氧化潜势（DTT_m&DTT_v）的测量.结果表明,广州市区2018年1月和4月PM_2.5的DTT_m值分别为（13.47±3.86）,（14.66±4.49）pmol/（min·μg）,DTT_v值分别为（4.67±1.06）,（4.45±1.02）nmol/（min·m³）,与国内外研究结果相当.DTT_v与PM_2.5质量浓度、OC、EC、BC具有较强的相关性,但DTT_m与以上参数相关性低,说明含碳组分不是广州市PM_2.5氧化潜势的主要贡献者.     

厨余垃圾与污泥厌氧发酵产甲烷的协同作用

以剩余污泥和厨余垃圾混合进行共发酵,评估其厌氧发酵协同效果,基于挥发性固体悬浮物(VSS)设置剩余污泥和厨余垃圾比例为1∶0,4∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶4,0∶1的生化甲烷潜势(BMP)实验,通过厌氧发酵前后pH值、COD、总氮、氨氮、硝酸盐氮等参数的变化,甲烷产量,碳的迁移、转化和微生物群落结构变化评价协同...     

铀(Ⅵ)胁迫下菖蒲根叶生理生化指标变化及分析

实验室水培条件下研究不同铀(Ⅵ)浓度(0、0.1、1、5、10、20 mg/L)胁迫下菖蒲的叶片光合色素,可溶性蛋白质(叶部),叶部丙二醛(MDA)含量变化;根部和叶部抗氧化酶(POD,CAT和SOD)活性;根、叶部植物络合素(PCs)及其合成底物谷胱甘肽(GSH)的变化。实验结果表明,低浓度铀(0.1~5 mg/L)处理下光合色素和可溶性蛋白质较对照组增高(P0.01);高浓度铀(10、20 mg/L)实验组MDA水平与对照组相比显著增高(P0.01),质膜遭到严重破坏;低浓度铀(0.1~5 mg/L)下过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性显著增高(P0.01),且根部POD活性高于叶部;高浓度铀下SOD活性低于对照组平均水平,SOD合成受到抑制。低浓度铀下高活性水平的POD和CAT可能是菖蒲抗铀胁迫的主要手段,PCs和GSH含量无显著变化的可能原因是此时抗氧化酶系统发挥主要作用;高浓度铀下PCs显著增加并与铀元素形成低毒螯合物起到解毒作用。     

碱预处理提高污泥产甲烷潜力(BMP)研究

以济南某生活污水处理厂的污泥为研究对象,考察碱预处理对污泥粒径和产甲烷潜力（BMP）的影响。调节污泥混和液的pH值至11左右后与未作处理的原污泥进行对比分析,结果表明,碱预处理对污泥有很好的分散作用,可以将较大粒径的污泥絮体分散为较小粒径的污泥絮体;未处理的污泥10d左右产甲烷量达到最高约为165ml／gVSS,而碱预处理后的污泥在6d左右产甲烷量就高这245ml／gVSS,碱预处理后污泥的产甲烷量不但明显增加,而且产甲烷所需时间也大大缩短。     

聚酯生产废水生化处理技术研究

采用实验室保藏的施氏假单孢菌P-16和某厂活性污泥两步生化处理模拟聚酯生产废水,总的水力停留时间38h。最终出水COD从3000mg/L降至40mg/L,COD去除率高达98.7%。并在此基础上提出了一条聚酯生产废水生化处理的可行工艺。     

香料生产废水的生化处理研究

某合成洋茉莉醛香料厂的生产废水中含有香料、香料副产品、降解物以及原辅材料,具有CODcr浓度高、水质波动大以及水中污染物成分复杂等特点,属于典型的高浓度难降解有机废水,而该厂现有的废水处理工艺不仅流程长、费用高且出水难以达到GB8978—1996一级排放标准。本文采用活性污泥法及MBR工艺研究了洋茉莉醛香料废水的处理效果及其影响因素,并结合GC—MS对降解产物进行了分析。试验结果表明：采用本文方法对洋茉莉醛香料废水有较好的降解作用,可经较少的步骤处理实现达标排放。     

Strategiefonds mobilisiert innovatives Potential

Ohne Zusammenfassung     

工业污水可生化性指标的筛选

采用多元统计的因子分析法．对沈阳市西部污水及工业污染源的各种生化实验指标进行筛选，建立了各生化指标的因子模型；弄清了各指标的内在联系；从中筛选出代表性强的可生化性指标     

产甲烷菌的生理生化特性

目前已经分离鉴定的产甲烷菌已有200多种,Fe、Co、Ni、Mo、Se,维生素B2,维生素B12等微量元素对其活性有促进作用;然而,无机毒性物质(重金属离子、Na+、K+、pH、氧化还原电位等)、有机毒性物质(硝化物、抗生素、氰化物和氯仿、芳香族化合物等)、氨氮,氮氧化物等对产甲烷菌活性有抑制作用。已建立了产甲烷微生物利用H2/CO2、甲醇和醋酸为基质的产甲烷生化代谢模型,产甲烷菌含有氢化酶、辅酶F420、辅酶M、甲基呋喃、四氢甲基喋呤等独特的酶。     

生化需氧量计算方法的探讨

生化需氧量标准分析方法中的计算公式在实际工作中计算起来比较复杂,工作量较大.根据多年工作经验,在标准分析方法计算公式的基础上,经过理论推导,得出一个新公式,只需记录水样稀释倍数,使记录、计算变得简便、明了、快速、精确,更具有实用价值.     

Global Biomass Energy Potential

The intensive use of renewable energy is one of the options to stabilize CO₂atmospheric concentration at levels of 350 to 550ppm. A recent evaluation of the global potential of primary renewable energy carried out by Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) sets a value of at least 2800EJ/yr, which is more than the most energy-intensive SRES scenario forecast for the world energy requirement up to the year 2100. Nevertheless, what is really important to quantify is the amount of final energy since the use of renewable sources may involve conversion efficiencies, from primary to final energy, different from the ones of conventional energy sources. In reality, IPCC does not provide a complete account of the final energy from renewables, but the text claims that using several available options to mitigate climate change, and renewables is only one of them, it is possible to stabilize atmospheric carbon dioxide (CO₂) concentration at a low level. In this paper, we evaluate in detail biomass primary and final energy using sugarcane crop as a proxy, since it is one of the highest energy density forms of biomass, and through afforestation/reforestation using a model presented in IPCC Second Assessment Report (SAR). The conclusion is that the primary-energy potential for biomass has been under-evaluated by many authors and by IPCC, and this under-evaluation is even larger for final energy since sugarcane allows co-production of electricity and liquid fuel. Regarding forests we reproduce IPCC results for primary energy and calculate final energy. Sugarcane is a tropical crop and cannot be grown in all the land area forecasted for biomass energy plantation in the IPCC/TAR evaluation (i.e. 1280Mha). Nevertheless, there are large expanses of unexploited land, mainly in Latin America and Africa that are subject to warm weather and convenient rainfall. With the use of 143Mha of these lands it is possible to produce 164EJ/yr (1147GJ/hayr or 3.6W/m²on average) of primary energy and 90EJ/yr of final energy in the form of liquid fuel (alcohol) and electricity, using agricultural productivities near the best ones already achievable and biomass gasification technology. More remarkable is that these results can be obtained with the operation of 4,000 production units with unitary capacity similar to the largest currently in operation. These units should be spread over the tropical land area yielding a plantation density similar to the one presently observed in the state of São Paulo, Brazil, where alcohol and electricity have been commercialized in a cost-effective way for several years. Such an amount of final energy would be sufficiently large to fulfill all the expected global increase in oil demand, as well as in electricity consumption by 2030, assuming the energy demand of such sources continues to grow at the same pace observed over the last two decades. When sugarcane crops are combined with afforestation/reforestation it is possible to show that carbon emissions decline for some IPCC SRES scenarios by 2030, 2040 and 2050. Such energy alternatives significantly reduce CO₂emissions by displacing fossil fuels and promote sustainable development through the creation of millions of direct and indirect jobs. Also, it opens an opportunity for negative CO₂emissions when coupled with carbon dioxide capture and storage.