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。     

微米零价铁对剩余活性污泥和餐厨垃圾厌氧联合消化的加强效果及机制

针对剩余活性污泥和餐厨垃圾厌氧联合消化产气效率不高的问题,通过投加微米零价铁,研究其对厌氧联合消化的强化效果及作用机制.结果说明,零价铁的添加强化了厌氧联合消化的产甲烷阶段,但对溶解、水解及酸化阶段没有明显影响.当零价铁的投加量为10 g·L-1时,经过15 d的厌氧消化,累积甲烷产量(以VS计)达到238.68 mL...     

矿化垃圾对剩余污泥厌氧水解、酸化的影响

通过向剩余污泥发酵系统中加入不同剂量的矿化垃圾的方法,探究了矿化垃圾对剩余污泥厌氧水解、酸化过程的影响.结果表明,添加1/3g/g TSS(总悬浮固体)剂量以内的矿化垃圾能显著提高WAS的水解、酸化过程,且矿化垃圾的最佳投加量为1/3g/g TSS,在此条件下,试验组SCOD/TCOD以及最大产酸量(183.45mg COD/g VSS,发酵时间为6d)均高于空白组(79.45mg COD/g VSS,发酵时间为10d).机理研究表明,矿化垃圾能够促进污泥的溶解、蛋白质和多糖的水解以及氨基酸和葡萄糖的酸化.在投加矿化垃圾的反应体系中与水解、酸化有关酶的活性也均高于空白试验组,进一步证实了矿化垃圾能够强化污泥厌氧发酵的水解酸化反应.     

厨余垃圾厌氧发酵失稳调控及微生物群落分析

针对厨余垃圾厌氧发酵过程中容易积累丙酸和丁酸导致反应体系酸化失稳的问题,驯化了富集耐丙酸和耐丁酸厌氧发酵菌群的接种菌泥,探究利用其对厨余垃圾干式厌氧发酵酸化失稳体系进行调控后对甲烷产量和微生物群落的影响.酸化失稳厌氧体系中添加耐丙酸菌泥调控后,与空白对照组相比反应体系中丙酸浓度削减6900.81mg/L,累积甲烷产量提...     

互花米草厌氧消化产沼气的实验研究

为探索入侵物种互花米草厌氧生物处理的可行性,研究了互花米草中温批式厌氧发酵的产气特性和物质转化过程.结果表明,互花米草的产气率随VS负荷的增加呈现先增加后降低的趋势,当VS浓度为6.0%时,产气效果最好,产气量为294.84mL/g VS.发酵过程中,有机酸先增加后降低,pH值与有机酸呈极显著的负相关(R=-0.97508),该发酵过程为丁酸型发酵.互花米草中的维管束、薄壁细胞以及纹孔,有利于其进行厌氧生物处理, 发酵后的互花米草外观变得毛糙,出现了很多丝状物,维管束结构破坏严重,皮层和薄壁细胞不易被厌氧微生物破坏.FTIR和XRD结果显示,厌氧微生物不但利用互花米草中的易分解有机物,对纤维素的结晶区也有一定的破坏,发酵后的互花米草木质素相对含量增加.     

牛粪对互花米草混合厌氧消化过程的影响研究

以互花米草和牛粪为原料,采用中温（35℃）批式发酵的方式,考察了添加牛粪对互花米草厌氧消化过程的影响.结果表明,互花米草单独发酵时,单位VS产气量为222.61 mL/g,发酵过程出现酸化现象,pH最低为5.60;添加牛粪改善了厌氧微生物的生存环境,提高了系统的缓冲能力,发酵过程未出现酸化现象,pH经短暂下降后很快恢复到7.2～7.5,累积产气量提高了38.83%,互花米草单位VS产气量为309.05 mL/g.混合发酵对消化液中有机酸产量影响不大,但有机酸高峰提前5d出现.FTIR表明,混合发酵促进了微生物对互花米草中易分解有机物的利用.发酵前、后和混合发酵互花米草的结晶度指数cri分别为0.617 6、　0.620 0和0.615 4.     

堆肥预处理对园林废弃物厌氧消化的影响

对经不同时间好氧堆肥预处理(0,3,5,7,9d)的园林植物废弃物进行厌氧消化实验,研究预处理时间对厌氧消化过程中产气量、甲烷含量、pH值、NH+4-N和SCOD等特性的影响。结果表明:堆肥预处理能够降解破坏木质素和碳水化合物之间的化学键及晶格结构,增加可溶性物质含量,提高厌氧消化产气量及甲烷含量,促进NH+4-N和SCOD去除。从提高园林植物废弃物产气量的角度看,以堆肥预处理7d为原料的反应器启动快,气体产量和甲烷含量最高,厌氧消化效果最好。     

生物质组成差异对生活垃圾厌氧产甲烷化的影响

采用批式实验,通过分析液相性质和产气过程,比较了生活垃圾中2 类主要的生物质组分(食物类废物和纤维类废物)及其不同含量在厌氧降解时甲烷生成过程的差异.结果表明,食物类废物累积产甲烷量远高于纤维类废物,其有机物的快速水解酸化,为快速产甲烷化提供了必要的底物.纤维类废物产甲烷速率相对较低,水解是其厌氧产甲烷化过程的控制步骤.生活垃圾的产甲烷量可以根据食物类废物和纤维类废物的比例推算而得,食物类废物含量越高,其累积产甲烷量越大.采用厌氧消化工艺有利于含食物类废物量高的垃圾的能量回收,而因食物类废物快速水解导致的液相挥发性有机酸积累是该工艺必须解决的关键性技术问题.     

发酵液回流对餐厨垃圾厌氧消化的影响

针对厌氧发酵液回流可提高厌氧系统性能,而不适的回流比例又会造成系统酸化的现象,采用单相连续反应器研究了发酵液回流及不同回流比对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响。结果表明:在1 gVS/L的有机负荷下进行三种比例(10%、30%、50%)的发酵液回流使系统日平均产气量比不回流阶段分别提高0.7%、13.0%、4.9%,且对气体甲烷含量无显著影响。回流使VFA降解更充分,也使系统缓冲能力得到调节,但在较高的回流比(50%)下会造成Na+积累从而抑制系统产气性能。     

厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场产气规律的研究

通过将厌氧型生物反应器填埋场（ANBL）和准好氧矿化垃圾生物反应床（SAARB）串联,组成新型的厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场（AN-SABL）,研究其产气速率、产气量以及产气组分的变化规律,以期为填埋气体的收集、利用和处理提供理论依据.实验表明,AN-SABL中的厌氧填埋单元的产气受到了抑制,其中ANBL2号单元和ANBL3号单元的产气率分别为49 L.kg-1和39 L.kg-1,仅占ANBL1号的94.2%和75.0%,但提高回灌频率,能促进厌氧填埋单元的产气,其甲烷含量最大值可达到62.67%;ANBL夏季产气速率和产气量明显高于冬季,并以12 h为周期交替出现产气高峰;此外,AN-SABL能够促进其厌氧单元的硝化和反硝化作用,N2O的含量受季节和填埋场类型影响显著,其变化范围在0.001 7%～4.017 9%之间.ANBL的累积产气量在初始调整阶段呈对数增长,过渡酸化阶段呈线性增长,酸化产甲烷阶段呈指数增长.     

天然和水热合成针铁矿对有机物厌氧分解释放CH4的影响

以乙酸钠为碳源,通过序批式实验研究了天然和水热合成针铁矿对铁还原菌-甲烷菌厌氧微生物生化系统中CH4释放量的影响.通过对实验过程中气体组分、溶液中总有机碳(TOC)、总无机碳(TIC)、Fe2+等主要组分的分析测定和固体产物的X-射线衍射(XRD)分析,结合对矿物的比表面(BET)、XRD、X-射线荧光光谱(XRF)分析表征,探讨了针铁矿在铁还原菌存在下对有机物厌氧消化产CH4的影响和作用机制.利用修正Gompertz方程对累计产CH4和CO2量进行拟合.结果表明,与对照实验组相比,添加针铁矿能使CH4累计释放量提前60～78 d达到最大值,并且能有效降低CO2释放量达30%～67%,添加水热合成针铁矿较之天然针铁矿更能促进CH4释放和减少CO2释放;固体产物分析表明添加针铁矿促使菱铁矿形成固定部分CO2.     

稻田微氧层和还原层土壤有机碳矿化对氮素添加的响应

田间条件下,淹水稻田由于上覆水中溶解氧的扩散作用,使其表层土壤存在约1 cm厚的微氧层,这个特殊层次中碳氮转化的特征尚未明晰.以亚热带典型稻田土壤为对象,采用100 d室内模拟培养试验,结合¹³C稳定同位素示踪和磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术,研究稻田土壤微氧层(0～1 cm)和还原层(1～5 cm)外源新鲜有机碳(¹³C-水稻秸秆)和原有土壤有机碳矿化对氮肥施用[(NH₄)₂SO₄]的响应规律及其微生物过程.结果表明,氮素添加使土壤总CO₂和¹³C-CO₂累积排放量分别提高11.4%和12.3%;培养结束时,氮素添加下还原层比微氧层土壤总有机碳含量和¹³C回收率分别降低2.4%和9.2%.培养前期(5 d),氮素添加提高还原层微生物总PLFAs,且细菌和真菌PLFAs响应一致,但对微氧层微生物丰度无显著影响;氮素添加对微氧层和还原层总¹³C-PLFAs丰度均无显著影响...     

高氮渗滤液短程深度脱氮及反硝化动力学

采用单级UASB-SBR生化系统处理实际高氮晚期渗滤液,重点研究了系统的有机物和氮去除特性,同时考察了SBR短程生物脱氮系统内微生物的反硝化动力学特性.试验结果表明,该生化系统能够高效、深度去除渗滤液内高浓度有机物和氮.UASB反应器的平均COD负荷为6.5 kg/(m3.d),去除速率为5.3 kg/(m3.d).在进水COD平均为6 537 mg.L-1,NH+4-N为2 021mg.L-1的条件下,出水分别为354 mg.L-1和2.8 mg.L-1以下,去除率分别为94.6%和99.8%,尤其是该系统获得了99.2%的TN去除率,出水TN20 mg.L-1,实现了深度脱氮的目的.SBR反应器实现并维持了稳定的短程硝化,通过90%以上的亚硝化率实现高效的氨氮去除,同时SBR系统内微生物的反硝化特性符合Monod动力学方程.     

Characterization of refuse landfill leachates of three di erent stages in landfill stabilization process

Landfill leachates with di erent ages (mature leachate, 11 years; semi-mature leachate, 5 years; fresh leachate, under operation) were collected from Laogang Refuse Landfill, Shanghai to characterize the colloid size distribution and variations of leachate. These leachates were separated using micro-filtration and ultra-filtration into specific size fractions, i.e., suspended particles (SP) (> 1.2 m), coarse colloids (CC) (1.2–0.45 m), fine colloids (FC) (0.45 m, 5 kDa/1 kDa molecular weight (MW)), and dissolved organic matters (DM, < 5 kDa/1 kDa MW). The specific colloids in each size fraction were quantified and characterized through chemical oxygen demands (COD), total solid (TS), pH, NH4 +-N, total organic carbon (TOC) and fixed solid (FS). It was found that COD, NH4 +-N and TS in leachate decreased significantly over ages, while pH increased. The dissolved fractions (< 5 kDa/1 kDa) dominated (over 50%) in three leachates in terms of COD, and the organic matter content in dissolved fraction of leachates decreased and the inorganic matter increased as the disposal time extended, with the TOC/COD ratio 30%–7%. Dissolved fractions decreased from 82% to 40% in terms of TOC as the disposal time extended, suggested that the organic matter remained in leachate would form into middle molecular weight substances during the degradation process.     

调节渗沥液pH回灌对厌氧填埋的影响

通过2组模拟厌氧填埋试验,研究了经过40d模拟降雨后将原渗沥液直接回灌和将原渗沥液pH值调节为7.5后进行回灌对填埋气、渗沥液生化指标、渗沥液生物毒性的影响.结果表明,模拟降雨阶段,垃圾迅速酸化,出流渗沥液pH值迅速降低为5.21.将原渗沥液直接回灌,填埋层内酸化环境进一步恶化.调节渗沥液pH值为7.5后回灌,垃圾迅速进入产CH4阶段,第80d时CH4含量达到64.8%并形成良好的甲烷氛围,同时对有机物也有很好的去除效果,至170d时渗沥液BOD5、COD去除率分别为93.5%、89.1%,但回灌后期出流渗沥液可生化性变差.同时随着回灌的进行,渗沥液的生物毒性大大降低,四膜虫24h半致死渗沥液浓度由0.24%增长为3.27%.     

AF+BAF用于处理树脂化工集中区废水厂尾水的研究

采用厌氧滤池(AF)+曝气生物滤池(BAF)工艺处理树脂化工废水,曝气生物滤池以陶粒为生物载体,进水COD为200~300 mg·L-1,实验规模均为2~4 L·d-1.实验表明,采用AF+BAF工艺对化工园区尾水有较好的处理效果,在AF停留24h,BAF停留12 h的条件下,COD的去除率最高可达73.4%,NH+4-N的去除率达到93.8%.通过气相色谱-有机质谱联用仪(GC-MS)和三维荧光光谱分析发现,系统对小分子有机物和微生物代谢产物的去除显著,但对饱和烷烃和含氮杂环类物质去除效果不佳.变性梯度凝胶电泳(DGGE)谱图显示,AF中的微生物种类比原废水厂上流式厌氧池(UASB)中更为丰富,表明化工园区废水采用二次厌氧效果明显.     

硝酸盐对矿化垃圾中兼/厌氧甲烷氧化的影响

设计全因子实验研究了NO-3-N对填埋10~12 a的矿化垃圾中兼/厌氧甲烷氧化作用的影响.结果表明,兼/厌氧条件下,NO-3-N能促进矿化垃圾中CH4的去除.初始CH4和NO-3-N对CH4去除和N2产生有明显影响,且两者具有交互作用(P<0.05).CH4去除量随着初始CH4体积分数的增加而增加,添加一定含量的NO-3-N能促进CH4去除,同时通入一定体积分数CH4可以明显促进反硝化作用,说明矿化垃圾中NO-3-N还原能与兼/厌氧甲烷氧化耦合.本实验条件下,初始CH4体积分数为30%,NO-3-N含量为110 mg·kg-1时耦合效应较好.     

Influence of oxygen flow rate and compost addition on reduction of organic matter in aerated waste layer containing mainly incineration residue

Landfilling municipal solid waste incineration (MSWI) residue alkalizes the waste layer, causing a subsequent decrease in microbial activity and a delay in the decomposition of organic matter. In this study, efficiencies of neutralization of the leachate and organic matter decomposition in the waste layer in a column filled with MSWI residue using aeration and compost addition were evaluated.Total organic carbon (TOC) reduction in the waste layer is large at high oxygen flow rate (OFR). To effectively accelerate TOC reduction in the waste layer to which compost was added, a high OFR exceeding that by natural ventilation was required. At day 65, the pH of the leachate when OFR was above 102mol-O2/(day·m3) was lower than that when OFR was below 101mol-O2/(day·m3). At the same OFR, the pH of waste sample was lower than that of waste sample with compost. Although leachate neutralization could be affected by compost addition, TOC reduction in the waste layer became rather small. It is possible that humic substances in compost prevent the decomposition of TOC in MSWI residue.     

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.     

北京市生活垃圾转运站耗能和排污特征及其影响因素分析

利用实际调研得到的北京市生活垃圾转运站2009～2011年3 a平均数据,从垃圾回收量、渗沥液产量、耗水量、耗电量这4个方面分析北京市生活垃圾转运站耗能排污特征及其影响因素,并对分选转运站及压缩转运站的综合耗能排污情况进行了分析.结果表明,北京市不同生活垃圾转运站的耗能排污情况差别很大,单位垃圾回收垃圾量约为12.9 kg·t-1,单位垃圾渗沥液产量约为5.8～49.0 kg·t-1,单位垃圾耗水量约为40.3～156.7 kg·t-1,单位垃圾耗电量约为1.75～5.60 kWh.t-1.虽然分选转运站综合耗能和排污较多,但分选转运站将部分垃圾回收,使垃圾减量化资源化,并将垃圾分为不同物料运往不同垃圾处理场,实现垃圾的优化处理,减轻了垃圾卫生填埋场的负担,延长填埋场的使用期限.