脂肽强化污泥厌氧发酵生产短链挥发性脂肪酸的研究

利用脂肽强化污泥厌氧发酵生产短链挥发性脂肪酸(SCFA),考察了脂肽投加量对污泥厌氧发酵过程中溶解、水解以及甲烷化过程的影响。实验结果表明,综合考虑经济因素及厌氧发酵效果,脂肽最佳投加量为0.04g/g(以污泥中单位质量总悬浮固体(TSS)的脂肽投加量计),此时SCFA的最大积累量为2 697mg/L。机制分析表明,脂肽能够促进溶解性蛋白质和多糖的溶出及挥发性悬浮固体(VSS)减量,并抑制甲烷产生,从而提高SCFA的积累量,脂肽自身分解对SCFA的贡献不大。     

初始pH值对皂苷强化污泥生产短链挥发性脂肪酸的影响

近年来,应用化学表面活性剂强化污泥厌氧生产短链挥发性脂肪酸得到广泛地关注。相较于化学类的表面活性剂,生物表面活性剂具有能够降解,对环境污染小的优点。报道了一种新型的生物表面活性剂皂苷,并用皂苷强化污泥厌氧发酵。实验结果表明,皂苷的最佳投放量为0.2 g·g-1干污泥,相应的最大产酸量为2 149 mg·L-1此外还探究了初始pH值对皂苷强化污泥产酸的影响,实验表明最佳的初始pH为11。机理研究发现初始pH=11能够加速污泥的水解,抑制甲烷产生进而提高了短链挥发性脂肪酸的含量。     

连续流反应器中污泥停留时间对剩余污泥碱性厌氧发酵生产短链脂肪酸的影响

在pH=10条件下,研究了连续流反应器中不同污泥停留时间(SRT)对剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸(SCFAs)的影响.结果表明,SRT在一定范围内延长有利于SCFAs产量的提高.不同SRT对乙酸和丙酸在SCFAs中所占比例也有一定的影响,但对其他脂肪酸影响甚微.在pH=10和SRT=12 d条件下,SCFAs的产量约为空白试验(不调节pH,SRT为12 d)的3.6倍;丙酸在SCFAs中的质量分数由11.7%上升到16.0%.对碱性条件下SRT影响剩余污泥生产SCFAs的原因进行了探讨.     

联合NaOH和Ca(OH)2强化剩余污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸

以剩余污泥为研究对象,在序批式厌氧反应器中探究了NaOH和Ca（OH）2联合作用对污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFA）的影响。结果表明,相较于NaOH单独发酵,NaOH和Ca（OH）2的联合作用能够进一步促进VFA的积累,且NaOH和Ca（OH）2的质量比例为50：50时,VFA的最大积累量为286 mg COD·g-1VSS。机理研究表明,NaOH和Ca（OH）2联合作用能够促进污泥溶解过程,并且溶解性COD（SCOD）的最大含量为3 650 mg·L-1,同时NaOH和Ca（OH）2联合作用能够促进胞外聚合物内部有机物向外部的转移。NaOH和Ca（OH）2联合作用能够进一步遏制产甲烷古菌的活性,甲烷的最大积累量为165 mL,远小于NaOH单独影响下甲烷的积累量。研究结果对指导污泥厌氧发酵回收能源物质具有一定的指导意义。     

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0.5 V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。     

利用富乙酸剩余污泥厌氧发酵液产中链脂肪酸

为实现剩余污泥的资源化利用,探索了混菌体系中以剩余污泥为底物连续产中链脂肪酸(MCFAs)的可行性。本研究基于乙醇/乙酸人工配制废水,采用热碱水解污泥-短期厌氧发酵-微生物碳链延长(CE)反应的“两相发酵”技术合成MCFAs,并逐步优化水力停留时间(HRT)与底物醇酸比以驯化厌氧污泥微生物。结果表明：在为期135 d的连续模式CE过程中,在醇酸比为2∶1的条件下,驯化期(Phase Ⅰ~Ⅲ)的HRT由20 d逐步缩减至5 d后,典型CE微生物Clostridium sensu stricto_12成为优势菌种,其相对丰度升至65.21%,但己酸产率仅为775 mg∙(L∙d)⁻¹;当醇酸比提高至3∶1 (Phase Ⅳ),己酸产率升至1 402 mg∙(L∙d)⁻¹,MCFAs产物选择性明显提高。将实验期(Phase Ⅴ)系统中的底物置换为污泥厌氧发酵液,己酸产率依然稳定保持在1 400 mg∙(L∙d)⁻¹,表明功能微生物组的结构稳定。宏基因组分析结果显示,逆向β-氧化(RBO)和脂肪酸生物合成（FAB）代谢通路均参与了CE过程的MCFAs合成;另外,相较于乙醇/乙酸人工配制废水,污泥发酵液可提高这2种代谢通路的关键酶丰度。本研究证实了污泥连续发酵产MCFAs的可行性,并阐明了过程中微生物的生态功能机制,可为污泥资源化利用提供参考。     

pH对生物表面活性剂脂肽强化剩余污泥厌氧水解酸化的影响

近年来,污泥厌氧发酵作为一种新型的污泥处理方式受到广泛关注。通过厌氧发酵,一方面污泥得以减量化,另一方面,得到能源物质短链挥发性脂肪酸(SCFA)。然而,厌氧反应中水解步骤是限制污泥厌氧发酵的关键步骤。因此,提出利用脂肽强化污泥厌氧发酵生产SCFA的方法,并探讨了pH对脂肽强化污泥水解酸化的影响。实验结果表明,碱性环境有助于进一步提高脂肽作用下污泥厌氧水解酸化速率,且最佳pH为10,此时最大SCFA积累量为286.4 mg·g-1。研究表明,碱性环境能够进一步强化污泥中有机物(蛋白质和多糖)的溶出,且抑制甲烷的积累。     

pH调控对淘米水厌氧发酵的挥发性脂肪酸组成及奇偶数比率的影响

为了分析餐厨类固体废物的厌氧发酵性质,以淘米水为对象研究了其厌氧发酵过程,并通过调控pH观察厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸(VFAs)组成及奇偶数比率的变化。结果表明:不调控pH时,偶数VFAs占主导地位,在VFAs达到峰值时,偶数VFAs为2 057.0mg/L;当pH为4.0、5.0时,丁酸含量最高;当pH为6.0、7.0时,乙酸含量最高;当pH为8.0时,丙酸含量最高。调控pH对VFAs奇偶数比率有明显影响。     

3种短链脂肪酸对活性污泥储存PHA的影响

采用经乙酸钠驯化培养具有一定聚羟基烷酸酯(PHA)储存能力的活性污泥,考察乙酸、丙酸和丁酸3种短链脂肪酸,以及乙酸、丁酸分别与丙酸按1∶1、1∶2、2∶1比例组合成的6种混合酸作为碳源时对活性污泥中PHA的储存和转化的影响。实验结果表明,在3种短链脂肪酸中,以丁酸为碳源得到活性污泥PHA储存量最高,为40.53 mg/g;在混合酸中,乙酸与丙酸按1∶2组合时,系统PHA储存量最高,为773.4 mg/g。混合酸相对于单一的脂肪酸碳源更有利于活性污泥储存PHA。在混合酸总量一定的条件下,随着丙酸比例的增加,乙酸与丙酸混合比丁酸与丙酸混合更有利于微生物的PHA储存。     

厌氧发酵产挥发性脂肪酸实现太湖蓝藻泥的减量与资源化

采用热碱预处理及厌氧发酵技术实现了太湖蓝藻生产挥发性脂肪酸(VFAs)。结果表明,热碱预处理(T=90 ℃,pH=12)可以促进蓝藻中的固相有机质溶于液相中,溶解性的化学需氧量(SCOD)、碳水化合物和蛋白质相比未预处理分别提高了10.3、12.3和4.8倍。三维荧光光谱(3D-EEM)分析表明,热碱预处理能提高蓝藻可生物利用性,同时降低腐殖酸的含量,有利于后续生物转化。在序批式厌氧发酵产酸运行模式下,平均总挥发性脂肪酸(TVFAs)浓度达到18.64 g·L⁻¹,产酸效率(1 g VSS中VFAs的占比)为46%。半连续运行模式下,平均TVFAs可以达到15.56 g·L⁻¹,产酸效率为26%。蓝藻中溶解性碳水化合物和蛋白质降解率分别为50.43%和47.04%。同时,蓝藻中总悬浮固体(TSS)和挥发性悬浮固体(VSS)的降解率分别为24.5%和43.4%,达到了很好的减量化效果,但残留物中还存在大量有机物未生物转化。     

不同热处理温度对污泥厌氧发酵产氢的影响

污水处理厂污泥产生量日益增加,对环境的影响倍受关注。污泥除了含有大量的葡萄糖、蛋白质等有机物外,还包括大量的微生物,具有厌氧发酵产氢的潜能。通过批式实验系统研究了热处理污泥厌氧发酵产氢情况。研究结果表明,经过适当热处理,可以抑制耗氢菌,同时能保持产氢菌的活性,另外,对污泥还有一定的融胞作用,使污泥中溶解性的糖和蛋白质的含量增加,提高预处理污泥的产氢效率;最佳的热处理温度为75℃,处理后污泥进行厌氧发酵产氢的最大累积产氢量为18.32 mL,比产氢率3.49 mL/g VS。     

初始pH对原污泥厌氧发酵产氢的影响

市政污泥（简称污泥）厌氧发酵产氢既可解决污泥的出路问题,又能产生清洁能源--氢气,是一种较为理想的处理处置方式。调节污泥适合的初始pH值能够提高污泥的产氢效率。为了考察不同初始pH值对污泥厌氧发酵产氢的影响,将未经任何预处理污泥（原污泥）的初始pH分别调到2.0~12.0,用于批式实验。研究表明：调节原污泥初始pH,适当条件下能促进氢气的生成。初始pH为强酸性条件时,污泥基本不产氢;初始pH在4.0~11.0,污泥总体产氢量也很低;初始pH=12.0条件下,污泥总体产氢量最高,比产氢率达到3.39 mL·（g VS）-1。不同初始pH下污泥的降解均以蛋白质降解为主。酸性条件下,蛋白质及糖类物质有一定降解;中性条件下,蛋白质及糖类物质都得到较好的降解,浓度均较低;碱性条件下,糖类物质的酸化较微弱,但蛋白质却得到较好的降解,降解蛋白质生成的TVFA由于甲烷菌受到抑制而产生积累。     

藻渣添加对玉米秸秆厌氧发酵特征的影响

厌氧发酵是农业废弃物资源化的有效途径之一.将农业废弃物同其他富含氮元素的有机废物混合发酵能够有效地提高产气效率.以玉米秸秆为例,尝试利用藻渣作为添加剂,提高农业废弃物厌氧发酵的性能.实验主要研究了混合发酵比例对沼气产量、甲烷产量、沼渣沼液特征的影响.当玉米秸秆、藻渣和接种污泥的挥发性固体质量分数为10:2:2时,沼气产率最高可达421.0 mL/g,甲烷产率为218.7 mL/g.沼渣组分分析表明,纤维素和半纤维素降解效率分别为83.7%和68.4%,和对照相比纤维素的降解效率显著提高.结果表明,藻渣的添加能够有效地促进玉米秸秆厌氧发酵产甲烷过程.     

挥发性脂肪酸对厌氧干式发酵产甲烷的影响

为了提高中温干式厌氧间歇发酵效率,研究了发酵过程中间产物———挥发性脂肪酸对产甲烷的影响。实验分2批进行,第1批在牛粪发酵过程中分别添加乙酸、丙酸和丁酸,第2批发酵添加易产生挥发酸的厨余垃圾混合发酵。结果显示,添加单一挥发酸的发酵过程中,添加丙酸的产甲烷速度较慢,因为丙酸降解生成乙酸的速度较慢,减慢了甲烷的形成;混合发酵过程厨余垃圾产甲烷速度比牛粪快,发酵过程产生2个产气高峰;牛粪和厨余垃圾固体物质含量比在11∶1到5∶1范围内较好,比牛粪单独发酵产气多,产酸高但不酸败,产生的挥发酸主要是乙酸和丙酸,其中比例为7∶1混合发酵的产甲烷速率最大,为4.89 mL/(g VS·d)。实验表明,牛粪厌氧干式发酵过程添加一定量的厨余垃圾可加快挥发酸的产生并提高挥发酸产量,从而提高甲烷的产量,但是总挥发酸长时间超过10 000 mg/L,pH降到不适于产甲烷菌生长的范围时,将抑制甲烷的生成,挥发酸积累导致厌氧发酵酸败。     

添加牛粪对蚯蚓处理污泥的影响

采用4个相同的塑料装置,将等量的污泥、EM菌、蚯蚓及不同量的牛粪装入其中并混匀后,通过60 d的培养实验,借助对污泥含水率、pH、TP、TOC和TN的监测及蚯蚓生存状况的考察,探究添加牛粪对蚯蚓处理污泥的影响。结果表明:添加牛粪可以抑制污泥含水率的增加,但不同牛粪添加量对污泥含水率的影响无一定规律性;与初始TP相比,1#~4#中污泥TP增长率分别为81%、97%、56%和102%,除3#外,污泥TP增幅随牛粪添加量的增加而增大;因生物作用,1#~4#污泥TOC均呈下降趋势,1#~4#中污泥TOC分别下降了13.6%、22.4%、21.7%和16.1%;1#~4#污泥TN变化与牛粪添加量的变化之间无明显规律。污泥中添加牛粪,对蚯蚓健康有益。     

添加粉煤灰对污泥比阻影响的研究

污泥脱水是污泥处理中重要的一环.本研究采用电厂废弃物粉煤灰对未脱水污泥改性,经过改性的污泥比阻降低,改善污泥脱水性能,并对产生这一现象的机制进行了探讨.     

添加粉煤灰对污泥比阻影响的研究

污泥脱水是污泥处理中重要的一环。本研究采用电厂废弃物粉煤灰对未脱水污泥改性，经过改性的污泥比阻降低，改善污泥脱水性能，并对产生这一现象的机制进行了探讨。     

混合碱和沸石联用对初沉污泥厌氧发酵性能的影响

在初沉污泥厌氧发酵过程中,以NaOH作为碱剂调节污泥pH,虽能有效提高发酵液中有机物浓度,但同时发酵液中的氮、磷等副产物的含量也增加,且发酵后污泥脱水性能较差。为解决上述问题,通过小试实验,考察了NaOH与Ca（OH）2混合碱和沸石联用的强化方式对发酵液性质及污泥脱水性能的影响。实验结果表明：采用NaOH与Ca（OH）2比值为1 : 3的混合碱液调节初沉污泥pH至10,且同步投加80 g·L-1沸石时,具有较好的强化发酵及控制氮、磷副产物的产生的特性,同时发酵后污泥具有较好脱水性能。在此条件下,发酵液的TVFA、SCOD、NH4+-N和PO43--P分别为2 898.1、4 960、106.1和3.1 mg·L-1,具有作为反硝化碳源的潜力,同时发酵后污泥CST值为273.9 s,具有较好脱水性能,有利于污泥的后续处理。     

回流比对剩余污泥厌氧发酵产酸的影响

挥发性脂肪酸（VFAs）是强化生物除磷过程中易于利用的碳源。在影响剩余污泥厌氧发酵的因素中,回流搅拌是影响因素之一。因此,确定最适SRT为10 d后,通过采用控制回流比的方法,研究了剩余污泥在不同回流比条件下厌氧发酵的情况。结果表明：回流比的增大能够促进污泥水解过程中SCOD和STOC的溶出;回流比为300%时VFAs浓度最高,可以达到284.64 mg·L-1,约为不回流情况下（146.82 mg·L-1）的2倍;回流比为300%时产酸率也要大于不回流搅拌和回流比为500%的情况,最高可达到0.58 g·g-1（以VS计）,在VFAs中以乙酸和丙酸的含量占主导。