溶解氧对厌氧颗粒污泥活性的影响

采用血清瓶培养法,以厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中接种的厌氧颗粒污泥为对象,研究了溶解氧(DO)对其产甲烷活性的影响.结果表明,水中溶解氧的升高会致使厌氧颗粒污泥的活性降低.常温22℃下,当溶解氧浓度从000mg/L上升到700mg/L时,其最大比产甲烷速率(SMA)值先后两次分别由75.9 mL·(g·d)^-1, 91.1 　mL·(g·d)^-1下降到47.6 　mL·(g·d)^-1,71.4 mL·(g·d)^-1.但温度的升高可以显著提高其活性并削弱这种变化趋势.与第1次产气实验结果相比,恒温28℃与35℃时,SMA值分别平均提高了54.0%和114.4％.进水中溶解氧的存在并不会对处理系统的运行造成不利影响,厌氧颗粒污泥对溶解氧有较强的耐受性和适应能力.因此,在工程实践中可以不考虑溶解氧因素的影响.     

两相厌氧系统中产甲烷相有机酸转化规律

研究了两相厌氧系统产甲烷相中有机酸转化规律.以产酸相、产甲烷相COD负荷分别为41.5 kg/(m³·d)、6.05kg/(m³·d)的连续流试验装置培养种泥,运行稳定后,进行静态试验采用气相色谱仪(GC-122型)分析有机酸组成及含量结果表明,反应器相同位置的微生物降解转化有机酸速率快慢依次为:乙酸＞乙醇＞丁酸＞丙酸;利用乙醇产乙酸的微生物与产甲烷菌所需最佳pH值范围相近;乙醇型发酵是充分发挥两相厌氧系统功能的最佳发酵类型;在产甲烷反应器中,大部分挥发酸的最终降解都要经历乙酸降解途径才能完成,造成乙酸的降解转化相对缓慢,成为厌氧工艺中的限速步骤.     

结合态磷化氢在厌氧微生物产酸过程中的释放行为

通过动态实验分别研究了在产甲烷和酸化阶段厌氧污泥中结合态磷化氢的变化,并采用静态厌氧实验进一步阐明在酸化阶段有机酸的积累对磷化氢的影响及消失速率.结果表明,产甲烷阶段,厌氧颗粒污泥磷化氢浓度随高度升高呈下降趋势;酸化阶段,当pH达到4～5时会导致厌氧反应器颗粒污泥中结合态磷化氢消失.静态模拟实验研究表明,随着酸化程度的增加,厌氧污泥中结合态磷化氢消失速率加快.厌氧污泥在葡萄糖浓度2000mg·L^-1培养2d后,结合态磷化氢浓度从最初的1.76ng·kg^-1降低到0.09ng·kg^-1,磷化氢消失速率最高达到0.84ng·(kg·d)^-1;而葡萄糖浓度400mg·L^-1培养2d后,结合态磷化氢消失速率仅为0.27ng·(kg·d)^-1;随着进一步培养,当磷化氢浓度降低到一定程度后,消失速率也相应下降.     

70℃高温水解/厌氧/好氧/BAC工艺处理高浓度有机废水

采用70℃高温水解酸化、高温厌氧、高温好氧、高温生物活性碳(BAC)组合工艺,对玉米深加工行业的高温工艺废水进行分相与分段处理研究,分别对COD、VFA、氨基酸等的去除处理效果进行研究和评价,在高温条件下完成高温高浓度有机废水的处理并达到回用热水、节能目的.结果表明:组合工艺系统对高浓度有机废水COD总去除率达到99.62%,VFA和氨基酸均为100%,出水COD<50mg/L,达到中水回用COD标准值,其中水解酸化相COD去除率占总去除率的49.7%,产甲烷相占33.7%,好氧段占14.5%,BAC段占1.1%;厌氧段占VFA总去除的56%,好氧段为21.2%,BAC段为21.8%;厌氧段占氨基酸总去除的34.8%,好氧段占62%,BAC段占3%.其中水解酸化有机负荷达到36.2kg/(m³·d).高温好氧和BAC组合工艺进水COD 3 500mg/L条件下,COD去除率仍能达到95.8%.整个系统运行平稳,抗冲负荷强,各段出水pH均在6.6～7.5之间波动.     

厌氧氨氧化颗粒污泥的长期保藏及快速活性恢复

在4℃且无基质的条件下,将厌氧氨氧化颗粒污泥保藏230 d之后进行活性恢复,探究添加葡萄糖和丙酸钠两种有机碳源对于快速活性恢复的影响.经过230 d的长期保藏,厌氧氨氧化菌活性为0.013 g·（g·d）^-1,仅为保藏前的6.02%,且平均粒径为135.05 μm,骤降至原来的38.23%,污泥解体、颜色发黑.在活性恢复阶段,R2和R3反应器分别添加葡萄糖和丙酸钠作为有机碳源,恢复结果显示,经过15 d的恢复,R1、R2和R3反应器的PN含量分别达到了126.30、188.86和168.82 mg·g^-1,厌氧氨氧化菌活性均有所提升,分别达到了0.145、0.185和0.126 g·（g·d）^-1,其中,添加葡萄糖作为有机碳源的R2反应器厌氧氨氧化菌活性最高,恢复到了保藏前的85.65%,且总氮去除率达到81.61%.第20d时,R1、R2和R3反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥的粒径分别为289.81、359.66和314.37 μm,表明厌氧氨氧化颗粒污泥的长期保藏不是无法克服的难题,且在恢复阶段添加葡萄糖不仅可以有效提高EPS含量,促进颗粒生长和黏附,而且丰富了厌氧氨氧化的反应途径,使其在恢复阶段与其他细菌的底物竞争中占据优势,更快地恢复活性.     

微生物调控对有机废物堆肥的理化性质影响研究

研究了微生物调控对有机生活废物堆肥的理化性质影响,结果表明:添加微生物处理比对照处理提前1 d进入高温分解期,且高温(>50℃)持续时间为6 d,较对照处理的长3 d;pH呈先升高后降低的趋势,微生物处理的pH值对照处理的偏低;EC值呈"M"型变化规律,微生物处理的EC值较对照高;在整个堆肥过程中微生物处理的胡敏酸E 4/E 6值都低于对照,表明添加菌剂有利于生活垃圾腐殖化;以发芽指数GI均大于80%这一标准评判,微生物处理比对照提前8d腐熟.     

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。     

温度对ABR反应器处理效果和微生物群落结构的影响

采用厌氧折流板反应器(Anaerobic baffled reactor, ABR)工艺处理模拟养猪场废水,考察低温(15±1)℃、中温(35±1)℃、高温(50±1)℃等3个温度条件对ABR处理效果和微生物群落结构的影响.同时,在水力停留时间HRT为24 h,进水COD为2000 mg·L^-1的条件下,考察了不同温度条件对ABR系统出水COD、pH、挥发性脂肪酸(Volatile fatty acid, VFA)的影响.最后,采用扫描电镜和荧光原位杂交技术(Fluorescence in situ hybridization, FISH)分别考察了不同温度条件对污泥微生物形态、种群结构和相对丰度的影响.结果显示,中温条件下系统的COD去除率最高,保持在96%以上,而低温和高温条件下系统的COD去除率均在70%左右;温度变化对反应器内pH值的影响不大;VFA含量在中温条件下最低,表示反应器运行最稳定;FISH结果显示,中温条件下系统真细菌和古细菌的总相对丰度最高,比低温和高温条件下分别高出12%和27%.     

有机负荷和进料频率对高含固厨余垃圾厌氧消化系统性能的影响

以系统降解效能和产甲烷量最大化为目标,分别考察不同有机负荷（8.93、10.71、13.39 kg·m^-3·d^-1）及进料频率（1、2、3次·d^-1）下厨余垃圾中温厌氧消化系统运行过程中甲烷产量、SCOD、氨氮、pH和挥发性脂肪酸（VFAs）的变化,旨在明确系统负荷边界及进料频率对系统稳定性的影响.结果表明,系统的有机负荷存在最优值,系统累计产甲烷量随负荷的增加而升高,随后降低,有机负荷为10.71 kg·m^-3·d^-1时获得最大累计产甲烷量37.17 L,VS降解率72.58%.负荷增加系统稳定性下降甚至失稳,各物质出现积累,不利于反应的进行.增加进料频率可优化系统运行参数,显著提高系统产气和产甲烷量,进料频率较高时,运行周期内系统的甲烷产量及产率最高,分别达到45.03 L和0.738 L·g^-1,呈线性增长,增加进料频率可提高系统对氨氮的耐受能力,显著提高系统稳定性,明显改善VFA和丙酸积累问题.     

温度、pH值和有机物对厌氧氨氧化污泥活性的影响

通过厌氧氨氧化速率的测定研究了温度、pH值和有机物对厌氧氨氧化污泥活性的影响.结果表明:温度和pH值对污泥的厌氧氨氧化活性有明显影响,最佳温度为30～35℃,在20～30℃之间,厌氧氨氧化速率与温度之间的关系可以用修正的Arrhenius方程式描述;最佳pH值为7.5～8.3,在pH值为7.0～9.0之间,厌氧氨氧化速率与pH值之间的关系可以用双底物双抑制剂模型描述;厌氧氨氧化污泥中存在着异养反硝化菌,有机物的存在会导致其与厌氧氨氧化菌之间的基质竞争.     

污水污泥间壁热干燥实验研究

研究了污泥间壁热干燥的工艺过程,分析了其工艺参数、冷凝水水质和产生的污染气体,探讨了有机物水解机理.结果表明,污泥含水率与停留时间呈负指数函数相关.收集到的干燥冷凝水属高浓度有机废水,其总有机碳（TOC）、挥发性有机酸（VFA）和氨氮（NH₃-N）浓度均很高,pH值保持在9～9.5.干燥冷凝水中挥发性有机酸和氨氮来源于2部分：低温110 ～130℃时,主要发生蛋白质的水解,生成有机酸和氨氮;高温140～150℃时,主要发生脂肪类的水解,生成有机酸.干燥温度低于150 ℃时,污泥间壁热干燥过程无污染气体产生.     

温度对厨余垃圾两相厌氧消化中水解和酸化过程的影响

实验考查了厨余垃圾在4个温度(25℃、37℃、40℃、50℃)条件下的水解率、挥发酸(VFA)产量和速率、乳酸产量和有机酸的组成.结果表明:温度对水解和酸化过程均有较大影响,在小于37℃范围内水解率和酸化率均随温度升高而增加,最大的VFA浓度在37℃下获得,达34.4g/L.超过37℃,酸化率下降而水解率继续增加,最大水解率在50℃下获得达82%.VFA中以甲酸和乙酸为主,并有少量丙酸和丁酸产生,同时乳酸浓度一直较高.通过实验确定了厨余垃圾水解酸化过程的最优温度条件为37℃.     

不同TS浓度互花米草沼渣二次发酵特性研究

中温（35±1）℃条件下,沼渣经6%的NaOH常温下处理48 h后,在TS含量8%、10%、12%的条件下沼气发酵.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,从不同角度考察TS含量负荷对沼渣二次发酵特性的影响.单位TS的日产气高峰分别达10、14、13 mL.g-1,累积产气率为217、227、228 mL.g-1,甲烷含量均在65%以上.发酵过程中最低pH为7.04.乙酸浓度最高分别为3 364、3 286、5 728 mg.L-1,丙酸和丁酸浓度均低于1 100 mg.L-1.结果表明,沼渣为难降解有机物,分解缓慢,不易出现酸化现象,但仍具有较强的产气潜力.     

餐厨垃圾厌氧消化运行试验研究

采用猪粪厌氧消化的消化污泥为接种物,在中温(37℃)条件下,以连续进料的方式对餐厨垃圾的湿式厌氧消化进行了启动以及运行试验,监测整个实验过程中产气量、pH、VFA、碱度等能够反映厌氧消化的系统指标。结果表明:本实验中系统最佳有机负荷为2.8 kg/(m~3·d)(以VS计),超过此负荷后,依靠系统自身恢复和人工调节,pH很难恢复正常运行状态。正常运行过程中,pH稳定在7.5~8.0,VFA稳定在2 000 mg/L左右,碱度在6 000~9 000 mg/L,氨氮在1 500~2 000 mg/L,底物含水率为96%~98%。系统超负荷运行后,产气量和pH下降,VFA浓度上升,碱度、氨氮、含水率基本保持稳定。     

Influence of temperature on performance of anaerobic digestion of municipal solid waste

The influence of temperature on the performance of anaerobic reactors for treating the organic fraction of municipal sohd waste （OFMSW） was studied. Batch digestion of OFMSW was carded out for 32 d at different temperature （25℃, 35℃, 45℃ and 55℃） conditions for total solid concentrations （TS） 17% with the ratio of total organic carbon to nitrogen （C/N） being, 25：1 respectively, while keeping other parameters constant such as inoculum, start-up pH, reactor volume （2 L） and so on. Temperature can influence the methanogenic bacteria activity, accordingly inhibiting the OFMSW biodegradation and stabilization efficiency. Anaerobic reactors excelled at TS reduction, total volatile solid reduction, chemical oxygen demand reduction, increasing cumulative biogas production, whose rate was at temperature （35℃ and 55℃） conditions. Methane concentration in the biogas was above 65% in four reactors. In addition, the fluctuation of temperatures resulted in the biogas production variation. The data obtained indicated that temperature had a significant influence on anaerobic process.     

Optimizing food waste hydrothermal parameters to reduce Maillard reaction and increase volatile fatty acid production

The occurrence of the Maillard reaction and melanoidins formation during the hydrothermal treatment of food waste can reduce the yield of volatile fatty acids (VFA); however, few studies have investigated the adverse effects of the Maillard reaction. This study identified the impact of hydrothermal treatment parameters on hydrolysis and melanoidins formation and optimized the hydrothermal treatment conditions to enhance VFA production by minimizing the impact of the Maillard reaction. A response surface methodology was employed to optimize the hydrothermal treatment parameters and VFA production was evaluated. Results showed that temperature, reaction time, and pH were significant interacting factors with respect to hydrolysis and melanoidins formation while the C/N ratio and moisture content of food waste had little impact. The optimal conditions for hydrothermal treatment (temperature of 132 °C, reaction time of 27 min, and a pH of 5.6) enhanced VFA production by 22.1%. Under optimal hydrothermal treatment conditions, a higher initial C/N ratio further increased VFA production.     

微生物群落对土壤微生物呼吸速率及其温度敏感性的影响

通过灭菌和重新接种不同土壤微生物群落的方法,探索了改变土壤微生物群落对土壤微生物呼吸速率及其温度敏感性的影响.结果表明,灭菌海伦黑土接种未灭菌的哈尔滨黑土、封丘潮土和祁阳红壤后,15℃时土壤CO2的累积释放量分别为684.25、753.97和644.91μg,25℃时土壤CO2的累积释放量分别为963.06、1 015.44和852.31μg,35℃时土壤CO2的累积释放量分别为1 252.55、380.36和1 177.88μg;土壤CO2的累积释放量随接种剂土壤pH增加而增加,而与接种剂土壤有机质含量高低、接种剂土壤与被接种土壤的地理距离无关.15、25和35℃时,接种不同微生物群落的土壤呼吸速率表现差异的持续时间分别为104、277和1 177 h,差异持续时间随培养温度增高而延长.接种未灭菌的哈尔滨黑土、封丘潮土和祁阳红壤后,土壤呼吸温度敏感性指数Q10在0～104 h分别为1.63、1.49和1.80,在0～277 h分别为1.43、1.39和1.46,在0～1 609 h分别为1.35、1.35和1.35;呼吸温度敏感性随接种剂土壤pH降低而增加,随培养时间延长而减小.本研究表明改变土壤微生物群落将影响土壤微生物呼吸速率及其温度敏感性.     

连续流生物制氢反应器乙醇型发酵的运行特性

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),利用厌氧活性污泥,在制糖废水产酸发酵过程的同时制取氢气.探讨了生物制氢反应器连续流稳定运行的工程控制参数.研究表明,在污泥接种量为15g/L、温度为35℃±1℃、COD容积负荷为40kg/(m³·d)、HRT为4h、系统pH、氧化还原电位(ORP)分别在4.6～4.9、-450～-470mV等条件下,可以实现连续流生物制氢反应系统乙醇型发酵的高效稳定运行.此时,液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占挥发酸总含量的80%以上,COD去除率22%～26%,气相中的氢气含量约为40%～58%,最大产氢能力为7.63m³/(m³·d).     

UASB反应器处理异VC钠废水的启动特性研究

在污泥接种浓度为10g／L,水温35℃-38℃的条件下,采用逐渐加大进水量提高有机负荷的方式45d内可以完成UASB反应器处理异VC钠生产废水的启动。启动完成后UASB反应器的容积负荷为6kgCOD／（m^3·d）,CODcr去除率可以达到85％。调试过程中向反应器内加入适量FeSO4,可以使污泥在较短时间内实现颗粒化,形成粒径为1mm～2mm、沉降性能良好的颗粒污泥。反应器出水VFA保持在400mg／L以下并能比pH更灵敏的反应出反应器内部的环境变化。