稻秆负荷与pH对稻秆厌氧发酵产酸系统启动过程的影响

为探讨稻秆负荷（即稻秆VS/污泥VSS）与发酵pH对稻秆厌氧发酵产酸系统启动过程产挥发性脂肪酸（VFAs）效果的影响,利用厌氧搅拌罐反应系统考察在不同的稻秆负荷（0.556、0.945、1.334和1.724 g/g）和不同的发酵pH（8.0、9.0和10.0）启动运行条件下的产酸性能,并分析了系统启动过程产酸与稻秆主要成分降解之间的关系。实验结果表明,VFAs浓度随稻秆负荷提高而增大,随发酵pH的升高而降低;发酵18 d时,发酵pH为9.0时,稻秆负荷1.334 g/g的产酸效果最好,VFAs浓度与稻秆产酸量分别为4 385.10 mg/L和2.19 gVFAs/g稻秆,此时半纤维素、纤维素和酸性洗涤木质素降解率分别为32.69%、22.53%和6.40%;稻秆负荷为0.945 g/g条件下,VFAs浓度在pH为8.0时达到最高值4 409.51 mg/L,此时稻秆降解量也最多,半纤维素、纤维素和酸性洗涤木质素降解率分别为28.60%、47.32%和22.69%。研究表明,稻秆负荷与发酵pH通过影响稻秆半纤维素、纤维素和木质素的降解影响稻秆厌氧发酵产酸的进程和效果。     

温度和底物浓度对混合菌群木糖厌氧生物产氢的影响

为了获得混合菌群利用木糖进行厌氧发酵产氢的最佳条件,通过批次实验,对中温(35℃)和高温(55℃)下混合菌群利用不同浓度木糖(10~50 g/L)厌氧发酵产氢系统进行了研究。结果表明,35℃下系统累积产氢量和最大氢气产率在底物浓度30 g/L时获得,乙醇和乙酸为主要产氢副产物,但继续提高底物浓度会造成系统VFAs的积累与p H下降,不利于木糖代谢产氢;而55℃下累积产氢量和氢气产率随底物浓度升高持续增长,乙醇为系统主要产氢副产物,VFAs累积量较少。高温下,虽然最大氢气产率和底物木糖降解量比35℃下的低,但有利于获得较为稳定的氢气产量,产氢系统在高底物浓度下也可保持较高的木糖降解率和较为稳定的p H,有利于木糖代谢产氢。     

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。     

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。     

碱性条件促进太湖蓝藻厌氧发酵产挥发性脂肪酸

采用批式研究实验,考察了酸性(pH 5)、中性(pH 7)和碱性(pH 9)条件下,太湖蓝藻厌氧发酵产挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)过程中的产酸指标,酸分布及蓝藻有机成分降解的效果。结果表明,pH为9时VFAs产率最高,为0.274 g VFAs/g VS,VS降解率达到51.91%。蓝藻有机成分中蛋白质、碳水化合物、脂类降解率也在pH为9时达到最高,分别为53.2%、30%和40.6%。实验对蓝藻产酸效果与其他固废产酸效果进行了比较,比较结果说明,太湖蓝藻作为厌氧发酵原料生产挥发性脂肪酸具有可行性。     

温度和污泥浓度对碱性条件下剩余污泥水解酸化的影响

挥发性脂肪酸(VFAs)是脱氮除磷过程中易于利用的碳源。剩余污泥在碱性条件下发酵能产生大量的VFAs,而温度和污泥浓度是影响剩余污泥发酵的两个重要因素,为此考察了厌氧环境,温度15℃和35℃,pH为10的条件下,剩余污泥挥发性悬浮污泥浓度(VSS为1.708～11.049 g/L)对水解酸化的影响,为实现剩余污泥的资源化提供理论依据。研究得出如下结论:污泥浓度对剩余污泥溶解性化学需氧量(SCOD)溶出率影响不大。低污泥浓度和高污泥浓度均不利于剩余污泥产酸,最佳产酸的污泥浓度为8.540 g/L。各污泥浓度条件下产生的6种挥发性有机酸中乙酸的比例总是最大,且低污泥浓度条件下乙酸的百分含量要高于高污泥浓度条件下。温度对高污泥浓度条件下污泥的最大SCOD溶出量影响较大,而对低污泥浓度条件下污泥最大的产酸量影响较大。无论15℃还是35℃,中等污泥浓度对氨氮的释放量影响不大,35℃条件下污泥浓度对正磷酸盐的释放要比15℃条件下大。     

酵母菌对厨余垃圾厌氧发酵产乙酸的影响

研究了酵母菌对厌氧发酵过程中垃圾水解速率、挥发性有机酸(VFA)产量、乙酸产量的影响。结果表明：控制反应器中pH值为7时,接种酵母菌后,垃圾的水解速率明显提高,产酸速率和产酸量都明显高于不接种酵母菌的反应器,乙酸浓度能够达到9 458 mg/L,占挥发性有机酸总量的58.2%。垃圾本身含有的微生物对产酸也有促进作用,酵母菌和垃圾本身含有的微生物共同作用才能使得乙酸的产生最大化。     

污泥性质对污泥水解酸化效果的影响

采用3组构造一致的完全混合流态水解酸化反应器,分别以同等浓度的絮凝污泥、初沉污泥和剩余污泥作为底物污泥,在温度35℃,初始p H=10的反应条件下,研究污泥性质的差异对污泥水解酸化产物及产率的影响。实验结果表明:与初沉污泥、剩余污泥相比,絮凝污泥更易水解产酸发酵,至第9天水解产SCOD达到最大值2 713.2 mg/L,第7天酸化产VFAs达到峰值1 392.7 mg/L。3种污泥酸化产VFAs的主要组分均为乙酸和丙酸,但絮凝污泥VFAs组分中乙酸、丙酸这种优势更加明显,其所占比例分别高达48.9%和27.2%。此外,3种污泥水解酸化产碳源的同时均伴随着氮、磷元素的释放,整体而言,絮凝污泥产酸发酵中氮、磷元素的释放量及释放率均较低。     

食品废弃物厌氧消化产乙酸的研究

通过实验,研究了pH、总固体浓度(TS)、碳氮比(C/N)对食品废弃物厌氧消化产乙酸的影响,详细考察了挥发性脂肪酸(VFA)的组成和浓度及乙酸浓度随时间的变化规律.结果表明,pH为6.5、TS为7%(质量分数)、C/N为16:1时,总VFA的最大质量浓度为31.56 g/L,乙酸的最大质量浓度为19.46 g/L.     

混合水解对打捆麦秸水解产酸的影响

为研究混合水解对麦秸水解产酸的影响,以猪粪、厨余和蔬菜废物为原料,研究其分别与麦秸混合水解产酸的特性,分析了水解过程中pH值、COD、SCOD和VFAs的变化。结果表明,除麦秸＋蔬菜废物最佳出料时间为3～9d外,麦秸、麦秸＋厨余垃圾、麦秸＋猪粪水解液最佳出料时间均为3～7d,7d后水解液COD浓度下降;将蔬菜废物与麦秸混合水解,水解液pH值降低幅度最大,水解液中总有机酸浓度最高,pH值最低为5．31,有机酸浓度最高达6．46g／L,且水解液中SCOD浓度、SCOD／COD比值最大;添加猪粪明显促进了麦秸有机物的水解溶出,麦秸单位干物质水解率和产酸率较对照分别提高了43％～134％和50．53％,但对提高水解液SCOD浓度、SCOD／COD比、TVFA浓度、降低水解液pH值的效果不如蔬菜废物;添加厨余垃圾的效果介于猪粪和蔬菜废物之间。从促进麦秸水解产酸的角度,以添加猪粪的效果最好。     

Biodegradation behavior of agricultural pesticides in anaerobic batch reactors

This study explored the biodegradation potential of two agricultural pesticides (2,4-D and isoproturon) as well as their effect on the performance of the anaerobic digestion process. Three 3.5 L batch reactors were used, having the same initial isoproturon concentration (25 mg/L) and different 2,4-D concentrations (i.e. 0, 100, or 300 mg/L, respectively). All systems were fed with equal amounts of primary sludge and digested sludge and operated at the low mesophilic range (32 +/- 2 degrees C). Following an acclimation period of approximately 30 days, complete 2,4-D removal was achieved, whereas isoproturon biodegradation was practically negligible. The presence of 2,4-D did not have a direct effect on acidogenesis since soluble organic carbon [expressed either as volatile fatty acids (VFAs) or as total organic carbon (TOC)] peaked within the first 10 days of operation in all bioreactors. Utilization of VFAs however appeared to follow two distinct patterns: one pattern was represented by acetate and butyrate (i.e. no acid accumulation) while the other was followed by propionate, isobuturate, valerate and isovalerate (i.e. acid accumulation, duration of which was related to the initial 2,4-D concentration). On the whole, all reactors exhibited a successful digestion performance demonstrated by complete VFAs utilization, considerable gas production (containing 45 to 65% methane by volume), substantial volatile suspended solids (VSS) reduction (42 to 50%), as well as pH and alkalinity recovery.     

pH值对污泥发酵产酸的影响

利用剩余污泥厌氧发酵产生挥发性脂肪酸,可作为污水脱氮除磷的有机碳源,而pH值是发酵产酸过程中重要的控制参数.研究了不同pH值条件下剩余污泥厌氧发酵产酸过程中各参数变化规律,探索pH值对其过程的影响及其分析.结果表明,碱性条件有利于污泥发酵产酸过程,实验最佳条件是控制反应初始pH值为10.0,仅8d发酵挥发性脂肪酸浓度就达到8.90 mmol/L.此外,污泥在发酵过程中,酸性条件下NH4+-N和PO43--P的释放量均大于碱性条件.     

抗生素杆菌肽锌对鸡粪厌氧水解酸化的影响

以上海某养鸡场产生的粪便为研究对象,探讨抗生素杆菌肽锌(ZnBc)对鸡粪厌氧水解酸化的影响。结果表明:(1)相比于发酵前的pH,发酵后的pH变化幅度不大,在6.65～7.40变化。(2)氨氮和ZnBc浓度对数(lgc)呈负线性相关,经拟合方程测算出ZnBc对氨氮的半抑制常数(IC50)为15.23mg/L。当ZnBc>5 105mg/L时,氨氮的产生完全受抑制。添加ZnBc对发酵液氨氮的影响极显著。(3)溶解磷(SP)和lgc满足Boltzman方程。添加ZnBc对发酵液SP的影响极显著。(4)ZnBc不仅影响挥发性脂肪酸(VFAs)浓度,还影响VFAs组分。(5)添加ZnBc对发酵液总有机碳(TOC)有极显著影响。(6)相比原鸡粪,发酵后固体有机N、C、H均下降,并分别在ZnBc为0.10、0.01、0.01mg/L时达到最低值,说明鸡粪在厌氧水解酸化过程中固体有机组分向液体转移。     

剩余污泥发酵产酸特征及基质释放规律研究

剩余污泥发酵既能实现污泥减量,又能获得污水生物脱氮除磷所需的挥发性脂肪酸VFAs等。采用序批式污泥发酵实验,在(30±1)℃的条件下,研究剩余污泥投配比对序批式污泥发酵系统污泥减量、产酸以及基质释放过程的影响,探索VFAs生成最大化的条件。实验结果表明:投加接种污泥不能明显提高序批式污泥发酵系统剩余污泥的减量效果,但可以改善污泥的产酸特性;当污泥投配比大于50%时,发酵过程中将出现2个VFAs浓度峰,且第二次峰浓度更大;较为理想的序批式污泥发酵投配比是60%~80%、发酵时间为5 d或25 d,前者VFAs表观转化率最大(约24%),后者发酵液中VFAs浓度最高(约600 mg/L);发酵过程中,NH4+-N总体呈上升趋势,磷浓度发酵5 d时达到最大值。     

温度对木质纤维素水解与挥发性脂肪酸累积的影响

木质纤维素厌氧消化过程产生的挥发性脂肪酸（VFAs）可作为外加碳源投加到人工湿地,解决人工湿地反硝化碳源不足的问题,但温度对木质纤维素厌氧消化生产VFAs过程的影响还有待深入探明。考察上述木质纤维素厌氧消化过程中有机碳源、糖与VFAs的变化规律,试图探明温度（10-55℃）对木质纤维素水解与VFAs累积的影响。研究结果表明,温度升高对木质纤维素的水解具有促进作用,对VFAs产量的影响显著。35℃时是生物质发酵产酸的最优条件,VFAs累积量不仅最早（第10天）达到最高值154mgCOD／g生物质,而且碳源的数量和品质均达到较高的水平。     

Biodegradation behavior of agricultural pesticides in anaerobic batch reactors

This study explored the biodegradation potential of two agricultural pesticides (2,4-D and isoproturon) as well as their effect on the performance of the anaerobic digestion process. Three 3.5 L batch reactors were used, having the same initial isoproturon concentration (25 mg/L) and different 2,4-D concentrations (i.e. 0, 100, or 300 mg/L, respectively). All systems were fed with equal amounts of primary sludge and digested sludge and operated at the low mesophilic range (32 ± 2°C). Following an acclimation period of approximately 30 days, complete 2,4-D removal was achieved, whereas isoproturon biodegradation was practically negligible. The presence of 2,4-D did not have a direct effect on acidogenesis since soluble organic carbon [expressed either as volatile fatty acids (VFAs) or as total organic carbon (TOC)] peaked within the first 10 days of operation in all bioreactors. Utilization of VFAs however appeared to follow two distinct patterns: one pattern was represented by acetate and butyrate (i.e. no acid accumulation) while the other was followed by propionate, isobuturate, valerate and isovalerate (i.e. acid accumulation, duration of which was related to the initial 2,4-D concentration). On the whole, all reactors exhibited a successful digestion performance demonstrated by complete VFAs utilization, considerable gas production (containing 45 to 65% methane by volume), substantial volatile suspended solids (VSS) reduction (42 to 50%), as well as pH and alkalinity recovery.     

基于PEG/DEX双水相体系的餐厨垃圾乳酸发酵

利用聚乙二醇(PEG)/葡聚糖(DEX)双水相体系分离餐厨垃圾发酵产物乳酸,分析了聚合物浓度和分子量的影响,以及餐厨垃圾多批次连续发酵时乳酸产率。实验结果表明,PEG/DEX双水相体系对乳酸菌生长影响不大,PEG和DEX浓度变化对乳酸产率、相体积比无显著影响;当DEX分子量由20 000升至40 000,乳酸生成速率由0.631 g/(L.h)降至0.518 g/(L.h),乳酸浓度由33 g/L降至22 g/L。多批次餐厨垃圾连续发酵可极大缩短发酵时间,在不投加缓冲剂的情况下,单批次乳酸产率仍大于0.30 g/g,累积产率大于0.45 g/g。     

氮源对克雷伯氏菌NⅢ2分泌絮凝剂特性的影响

实验研究了蔗糖为碳源,硝酸钠、脲、蛋白胨、硫酸铵和氯化铵等氮源对NⅢ2发酵产絮凝剂的影响。结果表明,发酵液起始pH值为7.50,以硝酸钠为氮源,发酵液pH会上升,升至7.60～8.34时,NⅢ2菌株开始大量分泌微生物絮凝剂,发酵72 h,产量可达7.5 g/L,该产量是目前报道的克雷伯氏菌产絮凝剂的最高值。脲为氮源,pH则下降,降至5.04～6.49时,大量分泌絮凝剂,发酵72 h产量达5.2 g/L。蛋白胨、氯化铵和硫酸铵等为氮源时,pH下降十分明显,pH小于3.71时有絮凝剂分泌,发酵72 h产量约2.0 g/L或更小。以硝酸钠和脲为氮源时,发酵液中有黄色物质分泌,该黄色物质出现或黄色逐渐加深,是NⅢ2菌高产絮凝剂的标志。除硫酸铵外,其他氮源发酵所产絮凝剂为O-糖蛋白。当以硝酸钠、脲、蛋白胨、硫酸铵和氯化铵为氮源时,絮凝剂中蛋白的含量分别为9.55%、33.28%、19.39%、13.81%和15.51%,且蛋白含量越高,絮凝剂活性越大。