利用餐厨中水培养钝顶螺旋藻

为了降低钝顶螺旋藻的培养成本,采用经厌氧-好氧技术处理后的餐厨垃圾中水,进行了钝顶螺旋藻培养实验,研究了利用经技术处理后的餐厨中水培养高价值钝顶螺旋藻的可行性。结果表明:在批次培养实验中,餐厨中水经过合适的稀释倍数后能够实现钝顶螺旋藻的培养,当餐厨中水稀释6倍灭菌培养时可获得最大生物量为1.314 g·L~(-1),且餐厨中水灭菌与否对钝顶螺旋藻培养无明显生物量差异;光生物反应器培养实验中,钝顶螺旋藻在稀释6倍且未经过灭菌的餐厨中水中可正常生长繁殖,获得的最大生物量为1.129 g·L~(-1)。在实验培养过程中,培养液pH值维持在9.0~9.3,DO值为7.0~8.6 mg·L~(-1);培养周期结束时,培养液中氨氮被全部利用,总氮(TN)和总磷(TP)分别利用了24.401和0.957 mg·L~(-1)。     

餐厨垃圾废液制备高效解磷菌肥

从小麦土中筛选出2株高效解磷菌P1和P7,其解磷能力在10 d内达到117.57 mg·L~(-1)和219.59 mg·L~(-1)。经16S rDNA测序鉴定及构建系统进化树,鉴定P1为Enterobacter cloacae,P7为Kosakonia cowanii。通过正交实验及单因素实验,对解磷菌在餐厨废液中生长条件进行了优化。结果表明,Kosakonia cowanii生长条件影响程度的顺序依次为温度pH摇床转速接种量,最优的培养条件为温度25℃,pH=7,摇床转速140 r·min~(-1),接种量1.0%。将筛选的解磷菌制备成解磷菌肥,并进行大蒜盆栽实验。结果表明,30 d后,土壤有效磷相比空白提升了16.32%,大蒜叶宽与叶数相比空白分别提升了63.16%和60.00%。     

城市餐厨垃圾前处理的工艺优化

为提高餐厨垃圾资源化,利用自动化分选设备组合处理餐厨垃圾,考察餐厨垃圾快速减量化和资源化的可行性,对自动化分选前后餐厨垃圾成分进行分析,发现分选前其总量为243.05 t·d~(-1),TS为12.69%,VS为93.26%,分选后总量为242.00 t·d~(-1),TS为10.97%,VS为91.93%,其有机物含量稳定,利于厌氧发酵处理的工艺控制;对分选后餐厨垃圾进行厌氧发酵处理,考察其pH和NH_4~+-N变化,发现反应初期pH值出现弱酸性,NH_4~+-N浓度较低;随着反应进行,pH稳定在7.6~7.8,NH_4~+-N浓度约为1 200 mg·L~(-1)左右。最后对厌氧发酵产气量进行考察发现,反应前期受到pH、NH_4~+-N以及温度等反应条件影响,产气量和甲烷含量较低;随着实验趋于稳定,产气量为22 000 m3·d~(-1)左右,甲烷含量范围在65%~72%。结果表明,使用新型餐厨垃圾预处理设备,其分选效率较高,能提高后续厌氧发酵产气量和甲烷含量,较大程度实现餐厨垃圾资源化。     

脱水淋滤-UBF工艺处理餐厨垃圾中试研究

以常州市餐厨垃圾为研究对象,采用脱水淋滤-UBF工艺,通过现场实验研究该工艺处理餐厨垃圾过程中厌氧工艺参数(SCOD、p H值和VFA)的变化及产气效能。结果表明:脱水淋滤厌氧反应阶段餐厨垃圾减量率在84%以上,SCOD和VFA浓度先升高后降低,最高达到120 000 mg·L~(-1)和900 mmol·L~(-1)以上;UBF反应阶段p H逐渐上升,运行稳定后维持在7.0~7.5;SCOD逐渐降低,出水在8 000 mg·L~(-1)以下,去除率90%以上;VFA逐步降低,出水降低至100 mmol·L~(-1)。UBF运行稳定后,每吨餐厨垃圾产气量达到83 m3以上,产气效率较为理想。可见脱水淋滤-UBF工艺处理餐厨垃圾是可行的,具有较好经济效益和社会效益。     

接种顺序和固含率对餐厨垃圾真菌水解效果的影响

为了使餐厨垃圾水解成为优良的营养素来源,采用对淀粉和蛋白质具有不同分解偏好的2种菌种来水解餐厨垃圾,研究了不同接种顺序和餐厨垃圾初始固含率展对水解效果的影响。结果表明,不同的接种顺序对发酵48 h后的还原糖产量及96 h后的游离氨基氮产量有着显著的影响,其中先接种螺旋巴克斯霉(Backusella circina)后接种黑曲霉(Aspergillus niger)的处理还原糖和游离氨基氮的产量最优。初始固含率为2.5%时,真菌产淀粉酶和蛋白酶的效果最佳,分别为382.4和212.3 U·m L~(-1)。餐厨垃圾初始固含率在1.25%~10%的范围内,还原糖、游离氨基氮产量与餐厨垃圾初始固含率呈线性增加的关系:初始固含率每增加1%能多产生还原糖1.14 g,游离氨基氮11.38 mg。     

生物表面活性剂烷基多苷对餐厨垃圾厌氧发酵产挥发性酸的影响

通过向餐厨垃圾厌氧发酵系统中投加生物类表面活性剂烷基多苷(APG)的方式,探究了APG对餐厨垃圾研究发酵生产挥发性脂肪酸的影响。结果表明,APG的最佳投放量为0.12 g·(g TSS)~(-1)(总悬浮固体),最佳挥发性脂肪酸(VFA)的产量为18.9 g·L~(-1),相应的发酵时间为6 d。机理研究表明,APG能够促进餐厨垃圾中多糖和蛋白质的释放,抑制甲烷的产生。进一步研究发现,APG自身分解会产生VFA,但VFA的产量远远小于对餐厨垃圾厌氧厌氧分解值。     

pH对蛋白类餐厨垃圾发酵产酸的影响

为了将蛋白类餐厨垃圾厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)用作强化生物除磷过程中的碳源,实现其资源化利用,考察了在35℃条件下,pH的改变对其产酸的影响。结果表明:将起始pH调节为碱性,VFAs的产量显著高于酸性,且随着发酵时间的增加,VFAs的产量也逐渐增加,在pH=10,第8天时达到最高值36 193 mg·L~(-1),此时是初始值的28倍。其中,乙酸占50.3%,其次为丙酸30.9%。同时发现,pH调节为碱性也有利于溶解性COD(SCOD)、溶解性蛋白质(SPN)和溶解性碳水化合物(SPS)的溶出;在pH=10,第3天时SCOD和SPN分别达到最大值135 680 mg·L~(-1)和44 188 mg·L~(-1),此时是对照组的17倍和8倍。只有在强碱性条件下,SPN产量才明显提高。酸碱调节对SPS的溶出影响并不是太大,其在较短时间1 d内达到最大,然后减少并逐渐趋于稳定。通过分析可知,起始pH调节为强碱性有利于蛋白类餐厨垃圾的发酵产酸及有机质溶出的过程。     

不同来源污泥接种餐厨垃圾厌氧发酵产氢效果研究

在相同接种配比(接种污泥占餐厨垃圾的质量分数为30%)条件下,研究了4种不同来源污泥(压滤污泥、厌氧污泥、曝气污泥和河底淤泥)添加或不添加缓冲剂时对餐厨垃圾厌氧发酵产氢效果的影响.结果发现,在不添加缓冲剂时.4种污泥接种餐厨垃圾厌氧发酵平均产氢量依次为厌氧污泥>河底淤泥>压滤污泥>曝气污泥,接种厌氧污泥的餐厨垃圾平均产氢量最高,达10.11mL(以每克挥发性固体(VS)计,下同);而添加缓冲剂时.4种污泥接种餐厨垃圾厌氧发酵平均产氢量依次为厌氧污泥>曝气污泥>压滤污泥>河底淤泥,接种厌氧污泥的餐厨垃圾平均产氢量也最高,为33.72 mL,且体系pH得以缓冲.     

矿物元素迁移对脱脂餐厨垃圾灰熔融特性的影响

为探究脱脂餐厨垃圾燃烧过程中矿物元素迁移对灰熔融特性的影响,对不同灰化温度下得到的脱脂餐厨垃圾灰(以下简称垃圾灰)进行灰熔点测试及灰成分分析,并利用X-射线粉末衍射(XRD)分析和扫描电子显微镜(SEM)对垃圾灰进行表征。结果表明,灰化温度对脱脂餐厨垃圾的灰熔融温度影响不大,K、Na、Cl元素在垃圾灰中的主要存在形式为NaCl、KCl,随着灰化温度从500℃升高至1 100℃,垃圾灰中K、Na、Cl元素质量分数分别下降86.57%、67.67%、95.92%,主要是以气态NaCl、KCl形式析出;升温过程中Ca元素质量总体变化不大,Ca元素的迁移主要经过2个过程,羧磷灰石到钠钙铝盐的混盐再到白磷钙石,脱脂餐厨垃圾灰熔点较高的主要原因是大量Ca、P元素形成的高熔点矿物质白磷钙石所致。     

氧化铁对不同有机负荷下餐厨垃圾厌氧消化产气的影响

进行了餐厨垃圾(FW)和接种污泥(Ⅰ)基于不同VS比(分别为FW/I=1,FW/I=3,FW/I=5)下的中温厌氧消化实验,对比了不同有机负荷下未添加氧化铁和添加氧化铁对餐厨垃圾厌氧消化产气的影响。结果表明,在FW/I=1时,餐厨垃圾厌氧消化体系的产气情况主要由接种污泥决定,添加氧化铁仅能在较小的程度上促进体系产甲烷能力提升;而在FW/I=3时,添加氧化铁可以帮助餐厨垃圾厌氧消化体系从低速产甲烷过程快速进入高速产甲烷,快速降解有机质实现稳定化;而对于FW/I=5时添加氧化铁可以解除由于有机负荷过高造成的酸抑制并恢复体系的产甲烷能力。因此,在实际应用厌氧消化技术处理餐厨垃圾中可以通过添加氧化铁来提高其有机负荷(OLR),提高处理效率,保证餐厨垃圾厌氧消化的正常运行和促进甲烷的产生。     

微生物菌剂复配及强化厨余垃圾好氧堆肥效果分析

厨余垃圾中有机组分的降解速率是影响其堆肥过程的重要因素。针对厨余垃圾中脂肪、蛋白质等特异组分设计了微生物菌剂复配方案,筛选了复配的微生物菌剂适宜接种量,并验证了厨余垃圾堆肥的强化效果。结果表明:厨余垃圾堆肥的适宜复配比为m(米曲霉)∶m(地衣芽孢杆菌)∶m(解脂假丝酵母)∶m(绿色木霉)∶m(褐球固氮菌)=1.5∶1∶1.2∶2∶1;且当接种量为6‰时,厨余垃圾中特异性组分脂肪降解率可达76.2%,氮损失率最低为11.8%。同时发现,固氮菌可以减少堆肥过程中氮素的损失,但固氮效果与初始加入固氮菌的量有关,且与菌剂间多种微生物的协作有关,进一步说明了微生物菌剂复配必要性和有效性。     

餐厨垃圾高温产甲烷的高盐度抑制及恢复性研究

为了研究餐厨垃圾高温(55℃)厌氧消化条件下,高浓度Na Cl对产甲烷的抑制及除盐后的产甲烷恢复情况,建立了4组血清瓶实验分别研究在较低Na Cl质量浓度(5 g/L,A组)、Na Cl质量浓度突然增加(20 g/L,B组)以及在不同的高浓度Na Cl抑制时间后采取除盐处理(C、D组)对餐厨垃圾产甲烷的影响。结果表明,当Na Cl质量浓度为5 g/L时,高温厌氧消化甲烷产量和浓度在前期逐渐上升,最高分别可以达到27 m L/d和71.3%;当Na Cl浓度升高至20 g/L后,甲烷产量在2 d之内迅速下降,之后逐渐降低,甲烷日产量低于1 m L/d,产甲烷抑制作用明显;而在Na Cl质量浓度由20 g/L降低至5 g/L之后,甲烷产量又有不同程度的恢复,其中在高浓度Na Cl条件下5 d之后降低其浓度的C组实验相比15 d之后才降低浓度的D组实验甲烷产量恢复效果要好;同时甲烷浓度的变化也受到Na Cl浓度变化的影响,Na Cl浓度增大会导致产气中甲烷浓度降至30%~35%,而减小Na Cl浓度之后,甲烷浓度可以恢复至50%~58%。     

固相餐厨垃圾厌氧发酵特性

为了研究固相餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷特性,对固相餐厨垃圾进行批式厌氧发酵实验,主要考察了pH、VFA、COD以及纤维素酶活的变化情况,并运用修正Gompertz模型对其产气模型进行动力学拟合.实验结果表明,缓冲溶液的添加可明显促进厌氧发酵产甲烷.在添加缓冲溶液条件下,污泥与餐厨垃圾比例为2∶1,1∶1,2∶3和1∶2时,餐厨垃圾都能很好地进行厌氧发酵产甲烷,最大产甲烷产量分别为594.66、449.74、392.93和333.36 mL/g TS.采用修正Gompertz模型分别对2∶1、1∶1、2∶3和1∶2实验组产甲烷曲线进行拟合,得到产甲烷潜力分别为567.57、437.89、381.12和305.60 mL/g TS,最大产甲烷速率分别为89.38、59.81、47.26和25.80 mL/(d·g VS).对厌氧发酵过程中纤维素酶活的变化进行了研究,结果表明,CMC酶活性在提高餐厨垃圾厌氧发酵过程中纤维素的降解起重要作用.     

餐厨垃圾高温中试两相厌氧发酵的稳定性

为了考察在高负荷条件下餐厨垃圾厌氧发酵的稳定性,采用餐厨垃圾为发酵原料,以某污水处理厂脱水污泥为接种污泥,在中试规模条件下,采用产酸相中温(35℃,0.33 m3)产甲烷相高温(55℃,1.6 m3)进行连续式发酵。结果表明,餐厨垃圾厌氧发酵的产酸相有机负荷可达29.27 kg VS·(m~3·d)~(-1),产甲烷相有机负荷为6.04 kg VS·(m3·d)-1,容积产气率平均为5.61 m3·(m~3·d)~(-1),原料产气率平均达0.913 m3·(kg VS·d)-1,甲烷浓度平均为73.07%,总菌数为2.41×109个·m L-1,产甲烷菌最高为7.08×108个·m L-1,产甲烷菌数占总菌数的29.4%。两相厌氧发酵工艺可实现餐厨垃圾高负荷条件下的稳定运行。     

玉米浸泡液制备苏云金杆菌生物杀虫剂的影响因素研究

以玉米淀粉生产过程中的浸泡液为培养基,摇瓶发酵培养苏云金杆菌生物杀虫剂,通过一系列单因子试验,考察了不同培养条件(种子液的种龄、接种量、浸泡液的含固率、初始pH值、摇床转速、发酵温度及发酵时间)对苏云金杆菌在玉米浸泡液中的生长(菌数增长与芽孢形成)以及发酵液的生物毒效的影响.研究表明,在最佳摇瓶培养条件(种子液种龄10 h,接种量2%,浸泡液含固量3%,初始pH值7.0～7.5,摇床转速200 r/min,发酵温度30℃)下发酵48 h,活菌数和活芽孢数分别可达到7.9×108 CFU/mL和5.5×108 CFU/mL,毒力效价为698.0 IU/μL.本试验可为生物农药的工业化生产提供实用参数.     

污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷及微生物群落结构的影响

为考察污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化的影响,以餐厨垃圾为基质,设置4种不同接种比(inoculum to substrate ratio, ISR)的批次实验,以得到不同酸化程度的厌氧消化体系;检测空白组、餐厨垃圾对照组和生物炭实验组的产甲烷情况和微生物群落结构的变化。结果表明:当ISR=2时,生物炭对餐厨垃圾厌氧消化效果不明显;当ISR=0.5时,生物炭使其停滞期缩短28.9%左右;ISR越小,生物炭对酸化停滞时间缩短以及产甲烷速率提高的效果越明显。同时,生物炭可以促进Chloroflex,Proteobacteria,Bacteroidetes的生长,从而提高厌氧消化中间产物的产生。当ISR较大时,厌氧消化系统的产甲烷途径以乙酸利用型为主,投加生物炭可以促进乙酸型产甲烷;随着ISR减小,产甲烷途径有逐渐向氢利用型转变的趋势,同时Methanosacrina逐渐替代Methanosaeta利用乙酸产甲烷。本研究结果可为污泥基生物炭在餐厨垃圾厌氧消化的实际应用提供参考。     

电刺激对餐厨垃圾-污泥共厌氧发酵产挥发性脂肪酸的影响

以小型生物电化学反应器为发酵装置,考察外加电刺激对餐厨垃圾-污泥共厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)产量的影响。实验结果表明,餐厨垃圾协同污泥厌氧发酵,有利于体系中蛋白质和糖类的溶解消耗,提高VFA的产量。0.5 V微电刺激可增强厌氧体系中微生物的活性,有利于VFA的产出。第144和192小时,外加0.5V的实验组VFA浓度分别为24 342 mg·L~(-1)和21 291 mg·L~(-1),高于其他实验组,较空白分别提高了30.8%和4.1%;其组成主要是乙酸、丙酸和戊酸。发酵进行第24 h和96 h时,0.5 V微电刺激厌氧发酵体系中溶解性糖类和溶解性蛋白质分别为722.4 mg·L~(-1)和1.49 g·L~(-1),且有机物水解酸化过程中,厌氧体系内糖类先于蛋白质被消耗。     

青霉成球条件优化及其在固定化和脱色中的应用

针对青霉菌丝球L1在废水处理中有效应用的问题,通过调节培养时间、接种量和pH对菌丝球的性能进行优化;采用SEM对优化后的菌丝球进行了表征,研究了优化后的菌丝球负载混合细菌FG-06处理焦化废水的降解效果,探讨了接种量、转速和重复利用次数对优化后的菌丝球吸附结晶紫的影响。结果表明:优化后的菌丝球呈有规则的网状结构,菌丝体粗壮;在焦化废水处理实验中,接种90颗负载FG-06的菌丝球后,苯酚降解响应时间明显缩短,氨氮和苯酚的降解速率均明显提升;对20 mL浓度为50 mg·L~(-1)的结晶紫吸附实验结果显示,20颗菌丝球、120 r·min~(-1)条件下拥有更好的吸附性能,重复利用3次,脱色率在86%以上。成球条件优化后的菌丝球是一种理想的固定化载体,并拥有良好的脱色性能。     

利用米曲霉发酵餐厨垃圾产水解酶促进污泥厌氧消化

将米曲霉接种到餐厨垃圾中生产水解酶,并利用此生物酶强化污泥厌氧消化。对比分析了富含水解酶的餐厨垃圾(实验组)、中温灭活富含水解酶的餐厨垃圾(对照组A)和未发酵餐厨垃圾(对照组B)分别与剩余污泥厌氧共消化情况;考察了实验组对污泥厌氧体系的促进效果;并运用3种模型对反应体系中底物的产甲烷潜力进行了拟合。结果显示,实验组甲烷含量最高可达71.51%;挥发性固体单位累计甲烷产量为(308.46±19.47) mL·g~(-1),相比对照组A和对照组B显著提高(P0.05),分别是对照组A和对照组B的1.56倍和1.31倍。修正的Gompertz模型优于一级动力学模型和Cone模型,能够很好地预测厌氧消化体系的最大甲烷产量,更适宜于拟合富酶餐厨与剩余污泥厌氧共消化体系。     

高蛋白含量餐厨垃圾水解真菌的筛选和应用

从足癣患者病灶部位分离及筛选出12株真菌,其中4株真菌在蛋白质培养基和淀粉水解培养基菌落水解圈直径与菌落直径比(D/d)表现突出。经ITS-5.8S r DNA鉴定分别为Tritirachium oryzae,Paecilomyces sp.,Aspergillus puniceus,Septoriella oudemansii。优化4株真菌的最适发酵温度,并选出优良菌株用于高蛋白含量餐厨垃圾(A)降解。液体发酵结果表明,温度和菌株对游离氨基氮和还原糖产量有显著影响,47℃为最适发酵温度,并且Aspergillus puniceus、Septoriella oudemansii显著优于其他真菌。因此,分别接种Aspergillus puniceus,Septoriella oudemansii以及Aspergillus puniceus和Septoriella oudemansii复合菌株到餐厨垃圾(B),预先进行固态发酵,5 d后进行液态发酵。24 h后发酵液中还原糖的浓度达到最大值,分别为12 080、9 832和13 123 mg·L~(-1),发酵108 h后游离氨基氮浓度达到最大值,分别为3 660、2 821和3 375 mg·L~(-1)。研究表明,Aspergillus puniceus和Septoriella oudemansii复合菌株对还原糖产量有一定的促进作用,但是不利于游离氨基氮的产生。Aspergillus puniceus为最佳菌种,可以应用于高蛋白含量餐厨垃圾的生物降解和高附加值产品的开发等相关方面的研究。