不同容积负荷下有机废水发酵产酸和产乙醇特性

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,研究了反应器在不同的水力停留时间(HRT)和不同进水容积负荷(VLR)下,高浓度有机废水发酵时产酸产乙醇特性。结果表明,在厌氧反应初期,随着反应器水力停留时间的减少和进水容积负荷的增加,反应器内的p H值降低后稳定在3.81~4.55之间,氧化还原电位(ORP)一直处于波动状态。反应器发酵液中主要成分浓度随进水容积负荷的提高而变化,且乙醇的浓度一直很低。当VLR为9 kg COD/(m3·d)时,乙酸浓度最高,且最高值为961.40 mg/L,当VLR为48 kg COD/(m3·d),乙醇平均浓度升高,最大值为142.98 mg/L。在乙醇平均浓度最大时,反应器稳定的平均产氢速率为887 m L/d。反应器运行前后颗粒污表面泥都有杆状微生物存在,但具有产酸特性的污泥表面胞外聚合物含量相对较少。     

厌氧序批式反应器产氢

以啤酒厂废水处理厂UASB中的厌氧污泥为种泥,葡萄糖为基质,研究了厌氧序批式反应器产氢。控制反应器内pH为4.0～4.5,温度为(36±1)℃,水力停留时间为8 h,当进水葡萄糖浓度为4 000 mg/L,容积负荷为12 kg/(m3.d)条件下,该厌氧序批式反应器实现了连续高效厌氧产氢。生物气中的氢气含量约为48%～53%,基质产氢率为1.1 mol/mol葡萄糖,COD去除率为15%～25%,最大比产氢速率为84.5 mol/(kg VSS.d)。液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占液相末端发酵产物总量的80%以上,表明该反应器内进行的是乙醇型发酵厌氧产氢。厌氧序批式反应器完全可以实现连续高效厌氧产氢,比较适用于日处理量较小的高浓度含糖废水。     

厌氧序批式反应器产氢

以啤酒厂废水处理厂UASB中的厌氧污泥为种泥,葡萄糖为基质,研究了厌氧序批式反应器产氢。控制反应器内pH为4.0～4.5,温度为（36±1）℃,水力停留时间为8 h,当进水葡萄糖浓度为4 000 mg/L,容积负荷为12 kg/（m3.d）条件下,该厌氧序批式反应器实现了连续高效厌氧产氢。生物气中的氢气含量约为48%～53%,基质产氢率为1.1 mol/mol葡萄糖,COD去除率为15%～25%,最大比产氢速率为84.5 mol/（kg VSS.d）。液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占液相末端发酵产物总量的80%以上,表明该反应器内进行的是乙醇型发酵厌氧产氢。厌氧序批式反应器完全可以实现连续高效厌氧产氢,比较适用于日处理量较小的高浓度含糖废水。     

有机负荷对ABR处理疫病动物尸骸废水的产酸及产甲烷特性影响

采用厌氧折流板反应器(ABR)处理疫病动物尸骸废水,研究了不同进水有机负荷对其产酸及产甲烷特性的影响。结果表明,进水有机负荷由0.9 g/(L·d)升至8.1 g/(L·d)时,COD最终去除率达87%以上;负荷进一步提高至11.9 g/(L·d)时,各格室中最终VFAs积累总量分别达到4 320、3 420和2 510 mg/L,COD去除率降至61%。反应器内主要产酸类型为乙酸型,其次为丙酸和丁酸,随着负荷的提高,逐渐出现少量异戊酸、戊酸、己酸和异己酸。乙酸平均百分含量随负荷的升高而降低,丙酸和丁酸则反之。当进水负荷为4.6 g/(L·d),3个格室甲烷产率分别达到最大值:0.33、0.32和0.33 L/g。当负荷高于8.1 g/(L·d)时,总VFAs、丙酸和丁酸的积累成为厌氧产甲烷过程的抑制因素。     

UASB反应器处理PTA废水的启动及污泥特性分析

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以精对苯二甲酸(PTA)废水为处理对象,研究了中温条件下反应器的启动、颗粒污泥的形态和产甲烷活性及微生物群落结构。实验结果表明:采用逐渐提高进水负荷和减少水力停留时间的运行方法,历时近200 d,可实现UASB反应器的启动。此时,反应器对COD的去除率保持在80%以上,对应的容积负荷也达到4.0 kg·(m~3·d)~(-1)以上。反应器内污泥实现颗粒化,颗粒污泥的体积平均粒径为416.53μm,产甲烷活性为121.2 mL·(g·d)~(-1)(以VSS计)。颗粒污泥表面存在大量菌胶团,杆菌和丝状菌镶嵌其中。菌胶团有助于微生物的聚集,加速污泥颗粒化过程。Syntrophorhabdus是降解PTA废水中苯类污染物的重要微生物,占细菌量的27.4%,而Methanosaeta则是主要的产甲烷菌,占古细菌总量的67.3%。该研究可为UASB处理PTA废水的启动提供依据。     

酸化相发酵类型对甲烷相产甲烷性能的影响

以餐厨垃圾和稻草为原料,通过调节酸化相的pH、氧化还原电位(ORP)和进料负荷(OLR),对酸化相的产酸发酵类型和不同酸化类型的产甲烷性能进行了研究。结果表明:当酸化相的pH4.5和ORP-120 m V的条件下,发酵类型为乙醇型;当酸化相的pH5.5时,发酵类型为丁酸型发酵;在乙醇型发酵和丁酸型发酵相互转换的过程中,会出现混合型发酵。从酸化效果方面来看,丁酸型发酵的产酸性能最优,酸化度为36%。同时,丁酸型发酵酸化产物的产甲烷性能最好,累计甲烷产率为535 m L·g-1VS。通过PCR-DGGE的微生物菌群鉴定结果可知,在两相厌氧消化过程中,酸化相中的优势菌种主要以拟杆菌属(Bacteroidetes)和乳酸杆菌属(Lactobacillus)为主,甲烷相中的优势菌种以乳酸杆菌属(Lactobacillus)为主。     

厌氧折流板反应器处理低浓度废水的运行特性研究

接种厌氧絮状污泥,采用厌氧折流板反应器在中温下进行了处理低浓度废水的试验研究.结果表明,厌氧折流板反应器有效去除了废水中的有机物,平均去除率稳定在80%以上;启动迅速,在35 d内完成,启动性能较EGSB优;水力负荷起着重要的作用;在提高负荷阶段的初期,反应器COD去除率有较大波动,随着负荷的加大,这一现象逐渐消失;在容积负荷小于2.15 kg COD/m3·d时,进水容积负荷与基质去除负荷率之间具有明显的线性正比关系;反应器的前面隔室对有机物的去除起到主要作用;在长期运行的处理低浓度废水的ABR反应器中存在产酸相和产甲烷相的自然分离现象.     

UASB处理硫酸盐有机废水的启动

为了考察上流式厌氧污泥床反应器(UASB)处理含硫酸盐有机废水的特性,采用有效容积为10 L的UASB,研究了启动运行过程中COD和SO2-4降解情况、出水VFA和pH值、产气量及颗粒污泥比产甲烷活性(SMA)变化状况。结果表明,接种厌氧颗粒污泥,保持进水COD为1 500 mg/L,SO2-4浓度为100 mg/L,将HRT由24 h缩短至12 h以提高负荷,经历55 d成功启动了UASB反应器;当HRT为12 h,进水COD和SO2-4负荷为3.0 kg/(m3·d)和0.20 kg/(m3·d),COD和SO2-4的去除率分别达到80%和89%,出水VFA为3 mmol/L,产气量达9.5 L/d,颗粒污泥的SMA为86.4 mL/(g VSS·d)。     

单室双阳极微生物电解池利用氢发酵废水产氢

为提高微生物电解池(MEC)利用氢发酵废水产氢速率,以丁酸为底物在微生物燃料电池(MFC)中驯化富集阳极产电微生物,采用单室双阳极MEC处理玉米秸秆的氢发酵废水,通过对关键过程参数的优化,实现氢发酵废水高效产氢。结果表明,当外加电压为0.8 V时,产氢速率和玉米秸秆氢发酵废水中COD的去除率分别达到(5.31±0.13)m~3·(m~3·d)~(-1)和(58±2)%。其中,乙酸、丁酸、丙酸、乙醇的去除率分别达到(95±2)%、(76.2±0.8)%、(93±3)%、(98±1)%。与单室单阳极MEC相比,单室双阳极MEC利用玉米秸秆氢发酵废水进行深度产氢的速率提高了1.22倍。此外,MEC生物阳极驯化方式对MEC利用玉米秸秆氢发酵废水产氢具有重要影响。与利用乙酸为底物驯化富集的生物阳极相比,以丁酸为底物驯化富集的生物阳极去除COD的能力和MEC产氢速率都有提高。     

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。     

两相厌氧反应器相分离实验研究

在两相上流式厌氧生物反应器(UASB)动力学启动成功的条件下,选用钼酸盐作为产甲烷菌抑制剂,进行进一步的分相实验。实验前3 d在产酸相反应器进水中投加2.0 mmol/L的钼酸钠溶液,出水不进入产甲烷反应器。然后停止投加钼酸钠溶液,再运行3 d,出水依然不进入产甲烷反应器。6 d后,产酸反应器出水开始进入产甲烷反应器。结果表明:在停止投加钼酸盐后产酸菌便迅速恢复,而钼酸盐对产甲烷菌的作用是杀灭性的;产酸相出水去除效果降低,但是其酸化率由50%左右上升并最终稳定在60%左右,同时两相厌氧反应器整体去除效率提高。     

ZVI强化厌氧处理高浓度颜料废水

通过向两相厌氧反应器产甲烷段添加零价铁,考察零价铁对厌氧产甲烷反应器(R1)处理颜料废水效果的强化作用。与未添加零价铁的传统产甲烷反应器(R2)相比,R1的COD去除率和甲烷产量分别提高了27%和53%。在进水负荷发生变化的情况下,R1的COD去除率仍保持在69%,而传统反应器只有31%.因此,R1具有良好的抗冲击负荷。     

微电场-零价铁-UBF提高有机硫对位酯生产废水同步产甲烷反硝化效能

有机硫化合物对位酯生产废水具有COD高、含硫酸盐和有机硫高以及碳硫比低的特点,针对单一厌氧反应器在处理废水时只能在较低COD容积负荷(OLR)下运行的问题,在提高有机硫对位脂生产废水产甲烷反硝化效能的基础上,采用微电场-零价铁联合方式处理该类废水。实验结果表明:OLR(以COD计)为6.67 g·(L·d)-1,进水COD为20 000 mg·L-1时,复合床的COD去除率为70%,产甲烷率为1.41 L·(L·d)-1,反硝化率为87%,对位脂降解率为74%;在COD/TSO24-(总硫酸盐)为1.57时,COD去除率、产甲烷率和反硝化率可分别能稳定在60%、 1.18 L·(L·d)-1和79%;在COD/TSO24-为0.88时,产甲烷菌受到中等程度的抑制;当COD/TSO24-恢复为1.57时,厌氧系统在7 d后恢复,说明联合系统有很强的恢复能力。综合上述结果,与单一的UBF处理相比,采用微电场-零价铁能显著提高UBF的运行负荷和同步产甲烷反硝化能力,同时也能使反应器承受更低的碳硫比。     

2种启动方式下CSTR厌氧甲烷发酵系统的运行特性比较

厌氧产甲烷菌生长缓慢,对生境环境尤为敏感,其富集难且慢,所以厌氧反应器的快速启动一直是热点研究问题。为摸清连续流搅拌槽式反应器(CSTR)处理糖蜜废水的适宜启动条件和调控方法,比较了两种启动方式下CSTR厌氧甲烷发酵系统的运行特性。结果显示,以啤酒废水污水处理车间的剩余污泥为种泥,在HRT为18 h、温度35℃条件下,进水COD为4 000 mg·L~(-1)时直接启动CSTR厌氧反应器,系统因挥发酸积累,产甲烷菌群活性受限,难以富集培养,经过近103d的运行,系统未形成高效的厌氧甲烷发酵微生物菌群结构体系;而当采用保持HRT18 h不变,进水COD阶段性提升至4000 mg·L~(-1)的启动方式时,产甲烷菌群活性较高,能在较短时间内得到有效富集和培养,CSTR能成功培养具有完整甲烷发酵功能的微生物菌,COD去除率可在65 d内达到56%,反应器成功启动。     

光合产氢-膜曝气生物膜反应器耦合系统产氢与底物降解特性

为提高光合产氢反应器性能,构建了一种采用沼泽红假单胞菌CQK01接种的光生物产氢-膜曝气生物膜反应器(PBR-MABR)耦合系统。实验表明,在序批培养条件下,由于产氢过程中有机酸和氢离子不断积累,使得PBR系统的产氢速率远低于PBR-MABR系统,其产氢速率为0.49 mmol·(L·h)-1;而PBR-MABR、PBR-2MABRs和PBR-3MABRs的产氢速率则分别可达到0.61、0.76和0.85 mmol·(L·h)-1。这主要是由于有机酸被MABR中的透气膜上生长的生物膜不断降解所致。有机酸的降解不仅提高了耦合系统内pH值并在一定程度上缓解了体系中的产物抑制。     

厌氧流化床处理白酒废水运行参数的研究

研究了床层膨胀率、HRT、温度以及有机容积负荷冲击等因素对AFB反应器COD去除率的影响。结果显示:温度为32±2℃,进水COD 6 000 mg/L,pH7.2条件下,AFB反应器处理白酒废水的优化运行参数为床层膨胀率为36%,回流比1∶7,水力停留时间8 h,此时废水COD去除率可达80%左右;同时该反应器在有机容积负荷达到36.1 kg COD/(m3.d)时COD去除率明显下降。     

内循环厌氧反应器的启动及影响因素

采用内循环(IC)厌氧反应器,以生产淀粉和酒精的混合废水为处理对象,研究了中温条件下IC反应器的启动及影响因素。结果表明:接种厌氧消化污泥进行培养,逐渐提高进水有机负荷,运行105 d后,可实现IC反应器的启动;当进水COD浓度为11 500 mg/L,有机容积负荷为6.13 kg COD/(m3·d),COD去除率能到达95%左右;水力停留时间对启动过程没有影响,而温度和温度波动影响COD去除率;VFA比pH更能准确快速地反眏出反应器内部环境的变化,防止反应器的酸化;反应器内污泥实现颗粒化,并且具有良好的沉降性。     

微生物燃料电池在高盐榨菜废水处理中的产电性能

基于双室微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs),以高盐榨菜废水为燃料,考察了电池的运行状况,同时探讨了盐度变化对电池产电性能影响,并通过投加甜菜碱研究其对MFCs系统抵抗盐度负荷冲击能力的影响。结果表明:MFCs稳定运行时(阳极室容积80 m L),最大功率密度、开路电压和电池内阻分别为3.55 W·m-3、0.698 V和427Ω;底物中添加2 mmol·L~(-1)甜菜碱后电池产电性能得到明显提升;当废水含盐量(增加到5 g·L~(-1)Na Cl)为31.2 g·L~(-1)时电池产电性能达到最佳,但是继续增高盐度后电池产电性能会急剧下降;投加甜菜碱有助于提高系统抵抗盐度负荷变化造成的冲击,维持电池的产电输出。     

厌氧接触式反应器预处理高浓度丙烯酸废水

采用厌氧接触式反应器,对自配丙烯酸(AA)废水进行预处理.反应器经污泥驯化稳定运行后,在HRT为12h,进水丙烯酸浓度为1000～3 000 mg/L,丙烯酸容积负荷为2～6 kg AA/(m3·d),污泥负荷为0.67～2.00kg AA/(kg VSS·d)的条件下,丙烯酸去除率达95%以上,出水丙烯酸浓度低于16...     

有机负荷冲击对固定床厌氧反应器启动及古菌群落动态影响

为开发高效率、抗冲击能力强的有机废水沼气发酵技术,以人工配制的糖蜜废水为试材,在不同有机负荷(1.7~6.73 kg/(m3·d))的冲击方式下,对4个炭纤维膜为载体固定床厌氧反应器的启动进行了研究。通过COD去除率、p H、产气量、甲烷含量、变性梯度凝胶电泳(DGGE)、16S r DNA克隆文库技术、实时荧光定量PCR(Q-PCR)等指标和方法,分析炭纤维载体在抵御有机负荷冲击过程中的作用及对微生物定殖的贡献。结果表明,在不同有机负荷冲击下,4个炭纤维载体固定床厌氧反应器在第40天时均启动成功,其产气量稳定在21 L左右,出水p H在6.8~7.5之间,COD去除率在80%以上,甲烷含量在75%以上,其中冲击最大的R2反应器(COD每隔5 d增加5 000 mg/L)的有机负荷是固定床厌氧反应器的一个阈值。附着在炭纤维载体上的产甲烷古菌的多样性丰富,并且繁殖缓慢、容易附着的产甲烷微菌(MMB)的16S rRNA基因浓度最高,反应器中占优势的产甲烷菌是甲烷鬃毛菌(MST)和产甲烷微菌(MMB),说明炭纤维载体对微生物的定殖起到非常重要的作用,提高了污泥活性,从而提高了反应器的性能。