温度对FBAR反应器的运行特性及古菌微生物群落影响

为探讨固定床厌氧反应器（FBAR）在不同温度下的运行特性及微生物群落变化,比较了高温（50℃）、中温（35℃）、低温（4℃）3个温度阶段反应器产甲烷特性及古菌群落变化.结果表明;绝对产气量由大至小依次为高（50℃）、中（35℃）、低温（4℃）,单位负荷产气量依次为中温（2.84L/OLR）,低温（2.5L/OLR）,高温（1.8L/OLR）;甲烷含量依次为低温（74.5%）、中温（63.5%）,高温（57.3%）,不同温度阶段对挥发性有机酸含量变化有一定的影响.克隆文库分析表明：不同温度条件下固定床厌氧反应器内部微生物群落的丰富性存在很大的差异.定量PCR分析表明：甲烷鬃毛菌是中温和高温反应器内的优势菌,低温4℃炭纤维载体和污泥中的优势菌都是甲烷微菌.从能耗、经济效益角度分析低温条件更适合沼气发酵,而主要是以嗜氢产甲烷菌代谢途径为主.     

温度分化对APBR反应器性能及产甲烷菌群落的影响

为了研究温度分化对固定床厌氧反应器(anaerobic packed bed reactor,APBR)牛粪发酵处理效果及产甲烷菌群落的影响,反应器发酵温度从室温(22℃±1℃)阶梯式分化到低温(15℃±1℃)、中温(37℃±1℃)和高温(55℃±1℃).温度变化的过程中,温度越高COD(chemical oxygen demand)去除率和日总产气量越高,分化后COD去除率分别为25%、45%、60%,相应的日产气量为2.3、4.0、8.5 L·d-1,但是甲烷含量基本保持不变(~60%);温度突然变化造成挥发性脂肪酸含量骤然增加,并处于波动状态.16S r RNA基因克隆文库法分析表明,室温时包含广古菌门中的常见重要产甲烷菌MBT(甲烷杆菌目)、Mst(甲烷鬃菌科)、Msc(甲烷八叠球菌科)和MMB(甲烷微菌目),以及嗜热菌,也有少部分泉古生菌门,发酵温度分化后,产甲烷菌多样性减少,中温条件下产甲烷菌种类相对较少.定量PCR表明Mst、MMB和Msc总基因浓度都有所减少,并且温度越高减少越多,各菌数量相对比例变化较大,但Mst仍为优势产甲烷菌.     

低温冲击对人工快渗系统厌氧氨氧化脱氮性能的影响

文章采用人工快渗(CRI)系统启动厌氧氨氧化处理低基质浓度污水,分别考察了(20±1)、(15±1)、(10±1)、(5±1)℃低温冲击对其脱氮性能的影响,并探讨了低温冲击后厌氧氨氧化脱氮性能的可恢复性。结果表明,在(30±1)℃条件下,CRI系统经83 d运行后可成功启动厌氧氨氧化,稳定运行期NH_4~+-N、NO_2~--N、TN平均去除率分别为99.7%、99.8%、91.3%。(20±1)℃低温冲击对脱氮效果的影响较小,厌氧氨氧化在20～30℃范围内均能高效稳定的运行。受(15±1)、(10±1)、(5±1)℃低温冲击后,CRI系统对TN的平均去除率分别较低温冲击前降低了5.7%、20.9%、59.3%,低温冲击对厌氧氨氧化的抑制作用随温度的降低而增大。当恢复(30±1)℃运行后,受(15±1)、(10±1)℃低温冲击的CRI系统分别于6、19 d后恢复至受冲击前水平,而受(5±1)℃低温冲击后的厌氧氨氧化脱氮性能难以在短期内恢复。     

厌氧消化处理制药废水微生物类群的研究

本文厌氧消化处理制药废水,在不同消化温度条件下,进行了厌氧微生物类群和种群数量的测定.消化温度39℃,各种群菌量最多.消化温度24℃,各种群菌量最少.消化温度33℃和35℃,各种群菌量与消化温39℃度相比,菌量有所减少,但菌量差别不太明显.例如:甲烷细菌消化温度24℃比39℃菌量减少3×10~4倍,消化温度33℃和35℃与39℃比较,甲烷细菌分别减少4.1×10~2倍和3.2×10倍,温度越低甲烷细菌数量越少.     

用富集培养法进行剩余污泥的嗜冷甲烷发酵

本文利用鱼类加工废水处理中产生的剩余污泥进行了嗜冷甲烷发酵可能性的研究。用三种不同的种子污泥,在三角瓶中进行了批式甲烷发酵试验,三种种子污泥分别定名为M、K和KL,其中M是嗜温的,而其它两种是在实验室中通过土样驯化得到的嗜冷混合培养物。研究了温度对发酵产气总体积及产气速率的影响,发现在15℃条件下,K种子污泥产气活性比M高出1.6倍。用富集培养技术使KL种子泥中嗜冷细菌积累,使这种污泥产气活性提高近两倍。比较三种种子污泥的试验结果,表明:在低温条件下进行甲烷发酵是可能的。但还需要进一步研究,以分离出用于厌氧消解的嗜冷菌纯培养。     

NaOH溶液间歇式处理对互花米草厌氧发酵特性的影响

在中温(35±1)℃条件下,用不同质量分数的NaOH溶液处理一次发酵后的互花米草,并进行批式中温厌氧二次发酵实验.分析了发酵过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、pH值、挥发性脂肪酸(VFA)的变化.结果表明,在总固体含量(TS)为6%的条件下,一次发酵产气率为317mL.g-1(以TS计),甲烷含量为71%,发酵过程中出现酸抑制现象.发酵后原料用4%、6%、8%的NaOH溶液处理后,在TS含量为6%的条件下进行二次发酵,仍均具有很好的产气特性,未出现酸化现象,产气率分别为262、276、282mL.g-1(以TS计),甲烷含量分别为72%、72%、69%.在一次发酵的基础上单位质量TS产气量分别增加了83%、87%、89%.这表明通过NaOH溶液的间歇式处理,能有效地提高互花米草厌氧消化的沼气产率.     

西北畜牧业废弃厌氧资源化利用的研究

西北地区畜牧业发展迅速导致畜牧废弃物的处理是一大难题。探究了温度和pH对西北畜牧废弃物厌氧消化产甲烷的影响,并从挥发性有机酸(VFA),溶解性COD的变化等角度揭示了温度和pH对西北畜牧废弃物厌氧消化的影响机理。结果表明35℃时畜牧废弃物厌氧消化产甲烷的最佳温度,并且此时甲烷的积累量为2 875 m L,是15℃和25℃下甲烷积累量的1. 3和1. 1倍。pH 8是畜牧废弃物厌氧消化最佳pH,pH 9和pH10厌氧抑制甲烷菌活性,而pH 7对畜牧废弃物的水解影响较小。     

厌氧-好氧二步法处理肠衣废水的研究

厌氧工艺处理有机废水,一般采用中温28～35℃发酵。本文主要研究在低温条件下,采用上流式厌氧污泥床(UASB)处理高浓度肠衣加工废水的适用性。结果表明,在23±1℃时,当水力停留时间为20小时、废水经两步处理后,COD_(Cr)去除率可达90～95％,BOD_5去除率在95％以上,产气率为0.36m~3/kgCOD_(Cr)。     

异波折板厌氧废水处理技术研究

设计异波折板复合厌氧反应器,进行为期12个月的生活污水处理试验研究。试验结果表明,在温度处于(25±2)℃条件下,反应器的最佳水力停留时间(HRT)为6h。此时所对应的COD、TN、TP去除率分别为76.95%、36.56%、39.28%;最适厌氧污泥区容积百分比为45%～65%;最适进水COD浓度为150～800mg/L。控制HRT为6h,查明温度降至(7±1)℃时所对应的COD、TN、TP分别为63.53%、20.28%、22.35%;最大比甲烷生产率降至1.95mL(/gVSS·h)。此研究结果表明在北方地区低温度条件下应用该技术处理低浓度生活污水可行。基于试验结果,阐明了此厌氧生物处理技术处理低浓度生活污水的高效机理在于异波折板复合厌氧反应器具有高效传质和双层分阶段多生物相的特点。     

温度对自养型同步脱氮工艺处理猪场废水厌氧消化液性能及微生物群落的影响

通过运行4个不同温度条件下(30、25、20和15℃)的自养型同步脱氮反应器,研究了不同温度下自养型同步脱氮工艺处理猪场废水厌氧消化液的性能差异及其微生物机制.结果表明,30℃条件下反应器脱氮性能最佳.当温度由30℃降为25℃时,反应器总氮去除率从73%降低到66%,总氮去除速率从2. 29 kg·(m~3·d)~(-1)降低到1. 72 kg·(m~3·d)~(-1),污泥的形态和粒径变化不明显(SMD由80. 85μm降为79. 95μm).当温度低于20℃时,总氮去除率降低到42%,总氮去除速率降低到1. 18 kg·(m~3·d)~(-1),同时发现污泥出现解体现象,粒径减小(SMD为63. 21μm).而当温度为15℃时,总氮去除率降低至37%,总氮去除速率低至1. 00 kg·(m~3·d)~(-1),反应器运行困难.微生物群落结构分析表明,温度对厌氧氨氧化细菌的影响明显大于氨氧化细菌,因此低温条件下反应器脱氮性能下降的主要原因是厌氧氨氧化细菌对温度更敏感.     

保存温度及时间对厌氧氨氧化污泥活性的影响

通过改变保存温度和时间,研究了厌氧氨氧化污泥活性的变化规律以及污泥活性恢复能力.结果表明,保存温度、时间对厌氧氨氧化污泥活性影响显著.常温(15±2)℃、低温(5±2)℃对厌氧氨氧化污泥活性影响较小,而中温(30±2)℃、冷冻(-20±2)℃都会使其活性大幅降低,甚至消失.在保存的前30d厌氧氨氧化污泥活性迅速下降,然后趋于缓慢.根据衰减指数模型推出常温状态下衰减指数为0.0324,相对于其他温度最小.并根据保存温度、时间对其影响的特点提出了合适的保存方法,使得厌氧氨氧化污泥的活性能够在较短时间内得到恢复.     

苯酚和某些烷基酚对厌氧甲烷化的影响

苯酚和七种烷基酚(邻、间和对甲酚,2,5-、2,6-、3,4-和3,5-二甲基酚)以不同的浓度和加至Hungate在泥浆瓶里的等份的生活厌氧污泥中,在37℃下培养之。检测液上气体中甲烷的浓度以判断酚类是发酵形成甲烷,还是抑制厌氧过程。发现只有苯酚和对甲酚发酵产生甲烷;3,5—、3,4—和3,5—二甲酚等在浓度为500毫克/升(而不是300毫克/升)时,使发酵速率和甲烷的产量降低;甲酚在浓度为1000毫克/升而不是400毫克/升时有抑制作用。     

低温冰冻预处理对水稻秸秆厌氧发酵产气性能的影响

以水稻秸秆为厌氧发酵原料,在中温（37 ℃）湿式批次发酵条件下,考察了低温冰冻预处理在不同温度（-5,-18,-40,-60 ℃）和不同时间（12,24,36 h）下对水稻秸秆厌氧发酵产气性能影响。实验结果表明:低温冰冻预处理均显著增加了秸秆溶出物COD含量,其中D3处理与对照相比增加了7.65倍。低温冰冻预处理显著降低了木质素含量,降低幅度为16.36%~59.88%。在预处理冰冻温度为-5,-18,-40 ℃下,水稻秸秆厌氧发酵TS产气率和甲烷含量随着预处理时间增加而提高。其中,-60 ℃,24 h处理的厌氧发酵TS产气率与-60 ℃,36 h处理的甲烷含量最高,相较于对照组分别提高了96.46%和209.30%。     

闽江口潮汐沼泽湿地土壤甲烷产生对温度变化的响应

2012年8月,采集闽江口鳝鱼滩3个典型潮汐沼泽植被带0~30 cm土壤样品进行15 d室内厌氧培养实验,通过测定不同培养温度(20、30和40℃)下土壤甲烷产生潜力,探讨了不同沼泽植被带土壤甲烷产生潜力对温度变化的响应,并探讨了温度和植被类型对土壤甲烷产生的影响.结果表明,20℃时短叶茳芏、芦苇和互花米草沼泽湿地土壤甲烷产生潜力均值分别为0.034,0.057和0.608μg·g-1·d-1,30℃时其均值分别为0.127,0.402和0.928μg·g-1·d-1;40℃时其均值分别为0.608,1.144和2.447μg·g-1·d-1.随温度升高,3个沼泽植被带土壤甲烷产生潜力均表现为显著的指数增长趋势,40℃培养条件下的土壤甲烷产生潜力的累积量显著高于20℃和30℃(p0.05);温度升高对外来入侵种互花米草(Spartina alterniflora)沼泽湿地土壤甲烷产生潜力的促进作用最明显;温度和植被类型对河口区潮汐沼泽湿地土壤甲烷产生潜力均具有显著影响(p0.001),且这两个因素之间存在显著的交互效应(p0.001).     

蔬菜废物厌氧消化的适宜性及产气性能分析

中温35℃条件下,对蔬菜废物进行单相半连续式厌氧消化试验。通过测定产气率、甲烷含量及出料消化液的pH、ORP、碱度、VFA,研究不同有机负荷率(OLR=1.0,1.5,1.75gVS/L.d)下的蔬菜废物厌氧消化性能。研究表明,随着负荷率的增加,产气率分别提高了8.2%和1.7%,甲烷含量为51%~55%,pH稳定在7.1~7.3,碱度在5300~6200mg CaCO3之间,发酵类型为乙醇型发酵。     

沼气产生菌的低温筛选及其复配研究

采用厌氧培养技术、低温培养技术(8℃)及多种菌群的混合培养技术,分别通过限制性培养基,分离筛选出产甲烷菌(MPB)、纤维素降解菌(FDB)、蛋白酶产生菌(PPB)、硫酸盐还原菌(SRB)以及产氢细菌(HPB),以猪粪、油菜秸秆、牛粪为发酵底物,进行复合发酵沼气试验。结果表明:当MPB、FDB、PPB、SRB、HPB混合比例为4∶3∶3∶1∶2时,甲烷的产量最高,其得率达200.13 m L/L,明显高于未添加复合菌剂时的甲烷产量(仅48.02 m L/L)。     

日本造纸废水厌氧处理试验研究

造纸工业不仅耗能高,其废水污染也是很严重的。目前,治理造纸废水主要有絮凝沉淀、活性污泥法降解、浓缩燃烧等方法,但浓缩燃烧反应用于有机物浓度较高的废水,它能代替造纸工业所需的一部分能源。絮凝沉淀和活性污泥法则在有机物浓度较低的废水中使用,年处理20万吨废水的能耗约占总能耗的2％。为此,利用甲烷细菌发酵进行厌氧处理新方法,受到造纸业的普遍关注,并在数年前就已将该法用于较高浓度造纸废水的处理。     

餐厨垃圾中温与中高温过渡区厌氧产沼效率研究

以餐厨垃圾为研究对象,采用连续动态发酵试验,探究中温和中高温过渡区下餐厨垃圾连续厌氧发酵产沼及其微生物分布情况。结果表明:餐厨垃圾连续发酵试验中,在同等有机负荷下,中高温过渡区温度(44℃)下餐厨垃圾产沼量、甲烷浓度及发酵液关键参数等均明显优于中温(38℃)发酵温度下的发酵系统,其产沼率更高、发酵参数更为稳定。高通量微生物测序发现,44℃和38℃发酵体系中,细菌的群落结构及丰富度差异显著,而古细菌的群落结构及丰富度则差异不显著,表明餐厨垃圾在44℃发酵温度下的发酵性能优于38℃的主要原因在于其更加丰富的发酵型细菌的存在促进了发酵过程水解、产酸阶段的进一步进行,从而利于甲烷微生物的消化利用。     

热水解预处理改善污泥的厌氧消化性能

先将污泥进行热水解预处理 ,其后测定生物化学甲烷势(BMP)来研究热水解对污泥厌氧消化性能的影响 .结果表明 ,热水解预处理能加速污泥中固体有机物的溶解 ,溶解后的有机物进一步水解生成低分子物质 ,其中挥发性有机酸占溶解性COD(SCOD)的30%～40% ,从而污泥的厌氧消化性能得到明显改善 .最合适的热水解温度和热水解时间为170℃、30min.此条件下 ,污泥厌氧消化时总COD(TCOD)去除率从预处理前的38.11%提高到56.78% ,污泥中TCOD的沼气产率从16.0mL/g提高到250mL/g .     

不同VS比例的黄花和污泥联合厌氧消化的研究

采用完全混合式反应器R1~R3(加拿大一枝黄花与脱水污泥的有机质配比分别为0∶1、1∶3和1∶1),研究了污泥停留时间为30 d,半连续中温(35±1)℃的运行状态下,脱水污泥和加拿大一枝黄花联合厌氧消化的系统稳定性和厌氧消化性能。结果表明:添加黄花进行共发酵,不但降低了游离氨的浓度和VFA的积累,使系统维持更好的稳定性;而且明显改善厌氧消化性能,与污泥单独厌氧消化相比,最佳条件下单位体积甲烷产率、比沼气产率、甲烷产率分别可以提高79.5%,61.7%,29.2%。随着黄花比例的提高,VS降解率呈现出逐渐上升的趋势。R3和R2的VS降解率稍微高于R1,分别为33.8%、31.2%、30.3%。随着黄花VS比例逐渐增加到50%,沼气中的甲烷和H2S含量稍微有所下降,VFA组分中戊酸的浓度升高,而乙酸和丙酸的浓度则有所下降。