含水率对生活垃圾甲烷化过程的影响

采用批式实验,通过分析产气量和气、液相组成的变化,比较了含水率分别在35%、65%～70%（田间持水率）、 80%和>95%（饱和含水率）的条件下,不同食物类废物和纤维素类废物含量的典型法国生活垃圾和中国生活垃圾以及纤维素类废物厌氧产甲烷过程的差异.结果表明,对于含易腐有机物的生活垃圾,提高含水率能够削弱VFA等中间产物对水解酸化和甲烷化的抑制作用：典型法国生活垃圾大量产甲烷所需的含水率不应低于80%,而有机物含量更高的典型中国生活垃圾直至含水率达到96%时,反应体系内快速产甲烷过程才能得以进行;同时,提高生活垃圾的含水率也有利于加速其厌氧产甲烷过程和提高甲烷的最终产量,含水率>95%的法国生活垃圾反应体系的最终甲烷产量是含水率为80%时产量的1.6倍.而对于纤维素类废物,提高含水率则能改善水分在水解和酸化过程中的可获得性,从而增大甲烷化的底物可获得量,含水率>95%的纤维素类废物反应体系的甲烷最终产量是含水率为65%时产量的3.8倍.     

食物垃圾和废纸联合厌氧消化产甲烷

以食物垃圾和废纸为原料,通过批式中温(35℃)联合厌氧消化产甲烷实验,考察了原料比例(以VS计为:100:0、83:17和62:38)和酸化阶段pH(未调节和调节pH=7.2)对消化稳定性及消化性能的影响.实验结果表明,与单独利用食物垃圾以及未调节酸化阶段pH的厌氧消化相比,调节酸化阶段pH=7.2的食物垃圾与废纸联合厌氧消化能够避免挥发性脂肪酸抑制、保证消化稳定性并提高消化性能.在调节酸化阶段pH为7.2,且食物垃圾和废纸的原料比例为83:17和62:38的2组厌氧消化实验中,产甲烷稳定时液相pH稳定在7.4～8.0,液相产物中总VFA浓度稳定在500～900 mg·L-1,其中丙酸浓度为100～550 mg·L-1,未检测出乙醇;累积产甲烷量(以VS计算)分别为347和247 mL·g-1,生物气中的甲烷含量稳定在70%～80%.最高可达81.6%;以1gVS相当于1.1g COD进行计算,COD去除率分别为93.2%和80.5%,用于产甲烷的COD分别占总进料COD的90.0%和64.0%.食物垃圾和废纸的最佳中温厌氧消化产甲烷条件为:原料比例83:17,酸化阶段调节pH=7.2.     

pH对厨余废物两相厌氧消化中水解和酸化过程的影响

通过间歇实验探讨了pH对厨余废物两相厌氧消化中水解和产酸过程的影响,详细考查了厨余废物在4个pH(pH =5 ,7,9,11)条件下的水解率、挥发酸(VFA)产量和速率、有机酸的组分和水解酸化产物的分配.实验结果表明,控制pH为7时,厨余废物具有更高的水解和酸化率,以水解酸化液体中TOC、COD与固液混合液中总COD、TOC比值表示的厨余废物水解率在实验第9d分别达到86%和82 % ,VFA浓度在实验第4d达到3 6g·L- 1 ,VFA产量是未调节pH时的2倍.在pH为7时,水解酸化产物中乳酸浓度相对较低,VFA中主要以丁酸和乙酸为主,丙酸很少.控制pH为7不但可以提高水解酸化效率,而且为后续产甲烷过程提供了更有利的基质,从而优化了厨余废物处理的两相厌氧消化工艺     

甲烷化出水循环量对固体废物厌氧水解的影响

在蔬菜花卉类废物的两相厌氧消化过程中,利用甲烷化出水循环至水解反应器凋控厌氧水解过程,以加速固相有机物的水解.比较甲烷化出水循环量分别为0.1、0.5、1.0、2.0 m3/(m3·d)时,水解环境(pH、碱度、ORP、氨氮浓度、还原糖浓度)、水解微生物量和水解效率(SCOD和还原糖的累计溶出量、水解速率常数)的变化,探讨了循环量对水解过程的影响.结果表明,甲烷化出水循环增强了水解环境的缓冲能力和稳定性,高循环量有利于微生物的合成代谢和生物量的增加,水解效率随循环量的增加而升高.该工艺运行9 d后,循环量为0.1、0.5、1.0、2.0 m3/(m3·d)时,水解液的SCOD(以VS计)累计溶出量分别达到334、407、413、581 mg/g,相应的一级动力学水解速率常数分别为0.065、0.083、0.089、0.105 d-1.     

梧州市生活垃圾高固体厌氧发酵产甲烷

以梧州市的生活垃圾为原料,针对其难降解部分含量相对较高的特点,进行高浓度中温[(35±2)℃]批式厌氧消化实验,主要研究TS的3个设置浓度对厌氧消化稳定性及性能的影响.结果表明,分别为20%、25%和30%的3种TS均能实现稳定的产甲烷过程,在整个过程中没有明显产生挥发性脂肪酸的抑制,pH能实现自稳态调控;TS为20%、25%和30%的厌氧消化的累积产甲烷量为93.06、105.92和117.23L/kgVS;较低的总固体浓度有助于缩短厌氧发酵周期,而较高浓度可提高产甲烷效率.     

不同植物废物对垃圾堆肥过程VSCs释放的影响

选取黄豆杆、红薯藤、菠萝蜜果核和紫檀树叶4种植物废物,分别与生活垃圾混合进行堆肥处理,考察堆肥过程中甲硫醇、甲硫醚、二甲基二硫醚3种含硫类可挥发性有机物(VSCs)释放量与植物废物性质之间的关系.结果表明,各工况下,3种VSCs释放均集中在堆肥初期(前6d),甲硫醇均为主要的恶臭贡献者.不同工况的3种VSCs释放浓度差异显著.其中,以红薯藤为堆肥配料的工况下3种VSCs累积释放浓度均最高,以黄豆杆和紫檀树叶分别为堆肥配料的工况相对较低,累积释放浓度仅为前者的16.0%~74.3%,并低于生活垃圾单独堆肥. VSCs释放水平与混合原料的易降解有机物含量呈正比,与其植物多酚的含量呈反比.     

水热预处理强化牛粪厌氧消化及其机理

为解决禽畜废物在厌氧条件下产甲烷性差的问题,采用水热法预处理+中温厌氧消化改良法考察了水热法预处理强化牛粪厌氧消化性能的效果,并进一步通过分析预处理前后牛粪化学组分、元素组成和化学结构变化以探究其强化机制.结果表明:一定强度的水热预处理能提高牛粪的厌氧产甲烷性能,过高的预处理强度(R₀)反而抑制了产甲烷率.在水热预处理温度为70℃、时间为4 320 min时(R₀为3.27),牛粪获得最大甲烷产量(以VS计)176.36 mL/g,比未预处理组(145.76 mL/g)提高了21.00%,乙酸浓度提高了65.69%,木质素去除率达到11.50%,可知有机组分的降解和木质素的移除是牛粪厌氧产甲烷性能提高的主要原因.元素分析发现,预处理后牛粪O/C〔w(O)/w(C)〕得到提高,表示糖类化合物增多;同时红外光谱分析结果显示,R₀过大时,木质素中芳环骨架的CC作用会增强,类木质素物质增多,导致牛粪产甲烷性能降低.研究显示,水热预处理能够有效增强畜禽废物的降解能力,促进牛粪产甲烷性能的提升.      

热水解预处理剩余污泥的有机物分布及厌氧消化特性

研究了热水解后剩余污泥中有机物分布以及热水解对污泥厌氧消化效果的影响。剩余污泥经过热水解处理后,VSS含量从51. 0%降低至42. 7%,溶解性COD占总COD的比例从0. 5%提高至33. 5%;进一步厌氧消化时,总COD和VS降解率分别提高至35%和41%,甲烷产率提高至0. 25 L/g,累积甲烷产量比未热水解的污泥提高了101. 2%。脱水污泥液累积甲烷产量占热水解污泥甲烷产量的59%,是厌氧消化所产甲烷的主要来源,而脱水泥饼COD转化成甲烷的比例相对较低。根据剩余污泥热水解后液相和固相有机物的厌氧消化特性差异,提出了基于热水解的污泥厌氧消化工艺优化方案。     

造纸污泥与味精废液联合厌氧消化产甲烷性能研究

采用造纸污泥与味精废液间歇式联合厌氧消化产沼气,通过设计总固体(TS)含量、碳氮比(C/N)和接种量等不同的工艺参数,研究了不同工艺条件下各反应器的产甲烷性能.试验结果表明:在中温(37±2)℃条件下,TS含量对系统累积产气量的影响较大,各反应器的累积产气量随TS含量的增加而增加;各反应器的单位质量挥发性固体(VS)累积产气率和TS、VS的去除率随TS含量增加而降低;在TS含量为10%的3组反应器中,造纸污泥:味精废液(w/w)=10∶1的反应器产气效果优于造纸污泥∶味精废液(w/w)=25∶1和70∶1两组处理,这与前者在消化过程中pH值下降最多、酸化能力最强有关;联合厌氧消化累积甲烷产量最大值为5482mL(TS含量为10%,造纸污泥∶味精废液(w/w)=10∶1),单位质量VS甲烷产率最大值为362mL.g-1(TS含量为3%,造纸污泥∶味精废液(w/w)=11∶1),可见这两种工业废物联合厌氧消化具有巨大的产甲烷潜力.     

厨余有机垃圾水解酸化动力学分析

水解酸化是厨余有机垃圾厌氧消化产甲烷的限速阶段,如何高效促进水解酸化已经成为生物质厌氧发酵亟待解决的问题。从反应动力学角度出发,利用两相厌氧消化工艺模型,通过计算分析,阐述了提高有机垃圾水解酸化速率的方法和手段。     

生活垃圾中废塑料分选回收技术概述

近年来,废塑料在城市生活垃圾中占有相当大的比例,其含量正呈逐年上涨的趋势,因此对塑料进行分选和资源化利用势在必行。塑料分选技术是摆在我们中间的一项难题,目前生活垃圾废塑料的分选技术五花八门．由于在全国各地废塑料在垃圾中的还水量等因素的影响,现实中能实现废塑料的分选还不成熟。因此,研究一套适合废塑料的分选技术迫在眉睫。     

基于生活垃圾分类的厨余垃圾采样方法研究

与复杂的混合生活垃圾相比,厨余垃圾成分较单一,需要针对性的采样方法.本研究基于生活垃圾分类背景,在《生活垃圾采样和分析方法》(CJ/T 313—2009)的基础上,就采样位点和采样节点数对分类存放的厨余垃圾采样的影响展开研究.研究结果表明,仅采集垃圾桶中间位点的样品不具有代表性,不同情景应有不同的采样策略.当厨余垃圾流节点数少于2时需采集所有节点,当厨余垃圾流节点数为3~7时需采集2个节点,而当厨余垃圾节点数为8~18时需采集3个节点,均少于CJ/T 313—2009中要求的采样节点数.厨余垃圾的总量增大,则其最少采样节点数相应上升,但最少采样点受到厨余垃圾流节点数的制约.     

餐厨垃圾与生活垃圾焚烧协同处理探讨

目前餐厨垃圾处理处置项目存在投资及运行成本高等问题。本文针对规模小的餐厨垃圾处理项目,提出餐厨垃圾与当地生活垃圾焚烧项目协同处理的技术方案。该协同处理方案能够实现餐厨垃圾处理与生活垃圾焚烧项目的人员共享、设施共享、能源互通,且占地小、物流顺畅,大幅度降低了餐厨垃圾处理的投资和运行成本,是一种可行的适合于小规模餐厨垃圾处理项目的技术方案。     

针铁矿强化剩余污泥与烟草废弃物厌氧发酵的研究

以剩余污泥和烟草废弃物为研究对象,探究了针铁矿对有机物厌氧消化产甲烷的影响.针铁矿投加能提高消化产气率至359.4mL/g,显著高于空白对照组.针铁矿有助于混合气体中甲烷含量的升高并减少CO₂的体积分数.针铁矿利于剩余污泥和烟草废弃物共消化过程有机物溶出,纤维素减量,从而为产甲烷古菌提供充足的消化底物.针铁矿利于酸化代谢过程,在针铁矿投加组中挥发性脂肪酸的最大产量仅为56.2mg/g,显著低于空白组,此外针铁矿促进丙酸的合成.针铁矿促进乙酸降解,在消化第1d,针铁矿投加实验组中乙酸降解率高达65.5%,较高于空白组中的56.6%.酶活性分析表明针铁矿促进水解,酸化及产甲烷过程关键酶.Methanothrix和Methanobacterium是产甲烷阶段重要微生物,454高通量测序表明针铁矿提高Methanothrix和Methanobacterium的相对丰度至59.6%和23.5%,显著高于空白对照组.     

AnMBR用于餐厨垃圾和剩余污泥共发酵的性能研究

通过连续实验和活性实验,系统地研究了厌氧膜生物反应器（AnMBR）在不同有机负荷（OLR）条件下处理餐厨垃圾和剩余污泥的效率、稳定性及动力学特征.结果表明,AnMBR在各工况下（OLR：3.22~12.92gCOD/（L·d））能够稳定运行.其中在OLR为6.48gCOD/（L·d）时运行性能最优,其甲烷产量为（4335±2）mL/d,甲烷产率为（361.2±0.2）mLCH₄/gCOD_removal,COD的去除率维持在（98.6±0.9）%,pH值稳定在7.71±0.03.当OLR超过12.92gCOD/（L·d）,反应器内挥发性脂肪酸（VFA）达到了6108mgCOD/L.膜污染以滤饼层污染为主;利用高通量测序（HTS）探究了系统中微生物的演变情况,Levilinea菌是优势细菌属,在OLR为6.48gCOD/（L·d）时其相对丰度最高（20.1%）,Methanosarcina菌是优势古菌属,随着OLR增加相对丰度均维持在67%以上;比产甲烷活性实验表明随着OLR的增加,产甲烷菌对乙酸的降解能力不断提高.研究结果将为AnMBR处理餐厨垃圾和剩余污泥共发酵系统的最优工况选择提供参考依据.     

废旧塑料的综合利用

近年来 ,治理“白色污染”、消灭“白色公害”已成为全球的共识 ,从废旧塑料的最终处置、直接再生利用、改性再生利用、热分解以及与其他材料复合等几个方面综述了废旧塑料的综合利用途径 ,其中废旧塑料和其他材料复合的再生利用技术有很好的发展前途 ,将成为今后研究的新热点     

废旧电脑的综合处理与处置

随着社会文明的高速发展，越来越多的高科技新兴产品进入人们的生活，带给人们更多的方便和享受的同时，也使城市生活垃圾结构发生了很大的改变，废电池、废电冰箱、废电脑等家用电器及其废物的另类生活垃圾成为今天新的环境问题。从环境管理和绿色处理的角度，综合概述了国内外废旧电脑处理的现状，结合国外的发展经验从绿色处理的角度对废旧电脑的处理与处置方法提出了一些建议。     

废旧塑料综合利用技术的应用

废旧塑料的回收利用是环境污染控制所面临的一个重要课题,近年来,人们在这方面进行了大量的研究工作,取得了很多成果.详细叙述了国内外废旧塑料回收处理的方法,分析了我国在废旧塑料回收利用方面的现状及存在的问题,并对如何进一步开展废旧塑料回收利用工作提出了一系列切实可行的建议.     

Methanogenic community dynamics in anaerobic co-digestion of fruit and vegetable waste and food waste

A lab-scale continuously-stirred tank reactor (CSTR), used for anaerobic co-digestion of fruit and vegetable waste (FVW) and food waste (FW) at different mixture ratios, was operated for 178 days at the organic loading rate of 3 kg VS (volatile solids)/(m³.day). The dynamics of the Archaeal community and the correlations between environmental variables and methanogenic community structure were analyzed by polymerase chain reactions - denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) and redundancy analysis (RDA), respectively. PCR-DGGE results demonstrated that the mixture ratio of FVW to FW altered the community composition of Archaea. As the FVW/FW ratio increased, Methanoculleus, Methanosaeta and Methanosarcina became the predominant methanogens in the community. Redundancy analysis results indicated that the shift of the methanogenic community was significantly correlated with the composition of acidogenic products and methane production yield. Different mixture ratios of substrates led to different compositions of intermediate metabolites, which may affect the methanogenic community. These results suggested that the analysis of microbial communities could be used to diagnose anaerobic processes.