污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷过程底物指标变化

将污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物进一步产甲烷,产甲烷量比污泥与餐厨垃圾单独或直接联合厌氧发酵产甲烷大。研究污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷过程中产甲烷量与底物指标变化的关系,实验结果表明,整个消化过程中,累积产甲烷量为613 L,最大产气速率和产甲烷速率分别为2.12 L/(kg·d)和1.46 L/(kg·d),最大甲烷含量为72.5 %,消化系统的pH在总挥发性脂肪酸(TVFA)以及氨氮、CO32-和HCO3-等碱度的共同作用下基本维持在适宜产甲烷的范围内,在不同的消化阶段,厌氧发酵产甲烷过程起主要作用的物质不同,先后顺序依次为糖类、蛋白质和TVFA,并且累积产甲烷量与COD、总糖、总蛋白质的显著相关性大小依次为:COD > 总糖 > 总蛋白质,COD去除率高达79.54 %。     

不同碱剂对污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷的影响

为了使污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷后的沼渣得到有效利用,研究了以Ca(OH)2代替NaOH作为碱剂调节产氢余物与污泥混合物初始pH进行厌氧发酵产甲烷情况。结果表明,以NaOH和Ca(OH)2作为碱剂的消化系统厌氧发酵产甲烷的最佳接种量均为50%,且产甲烷率和比产甲烷速率相差不大,分别为60.48 mL/(g·DS)、2.16 mL/(g·DS·d)和58.68 mL/(g·DS)、2.35 mL/(g·DS·d),两种消化系统的COD、总糖和总蛋白质的降解率分别为63.0%、25.7%、47.1%和56.7%、23.6%、45.7%。以Ca(OH)2代替NaOH作为碱剂调节反应物初始pH进行厌氧发酵产甲烷是可行的。     

污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷条件优化研究

研究了21、37和47 d产甲烷物料代替新鲜污泥接种于污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物的厌氧发酵产甲烷情况,发现接种47 d产甲烷物料的消化系统在最佳接种量50%条件下的产甲烷效能显著优于接种新鲜污泥的消化系统,不仅提高了产甲烷率,还大大缩短了消化时间。并且3种消化系统产甲烷率和比产甲烷率均为47 d37 d21 d,分别为3.78、3.88、6.15 mL/g和0.172、0.277、0.559 mL/(g·d),完成产甲烷过程的消化时间为47 d37 d21 d。在一定的消化时间范围内,产甲烷菌被驯化时间越长,接种于产氢余物中的产甲烷效能越好。     

生物脱氮好氧阶段不同反应过程N2O产量

在成功实现生活污水短程生物脱氮的基础上,采用体积为3 L的小试反应器,利用在线DO监测手段控制DO=1.0 mg·L-1,通过投加NaNO2的方式控制系统初始NO2--N=40 mg·L-1,以丙烯基硫脲（ATU）抑制NH4+-N的氧化过程,考察了生物脱氮好氧阶段不同反应过程中N2O的产生量。结果表明,除缺氧反硝化细菌的反硝化过程外,好氧条件下,氨氧化菌（AOB）能够以NH4+-N作为电子供体,NO2--N作为电子受体,进行反硝化脱氮过程,其反硝化产物为N2O。生物脱氮好氧阶段AOB的好氧反硝化和异养菌的缺氧反硝化反应中,N2O的产量分别占分别占进水总氮（NH4+-N+NO2--N）的7.23%和7.80%。好氧阶段NH4+-N和NO2-的氧化过程中,几乎没有N2O的产生。     

Response surface optimization of substrates for thermophilic anaerobic codigestion of sewage sludge and food waste

This study investigated the effects of food waste constituents on thermophilic (55 degrees C) anaerobic codigestion of sewage sludge and food waste by using statistical techniques based on biochemical methane potential tests. Various combinations of grain, vegetable, and meat as cosubstrate were tested, and then the data of methane potential (MP), methane production rate (MPR), and first-order kinetic constant of hydrolysis (kH) were collected for further analyses. Response surface methodology by the Box-Behnken design can verify the effects and their interactions of three variables on responses efficiently. MP was mainly affected by grain, whereas MPR and kH were affected by both vegetable and meat. Estimated polynomial regression models can properly explain the variability of experimental data with a high-adjusted R2 of 0.727, 0.836, and 0.915, respectively. By applying a series of optimization techniques, it was possible to find the proper criteria of cosubstrate. The optimal cosubstrate region was suggested based on overlay contours of overall mean responses. With the desirability contour plots, it was found that optimal conditions of cosubstrate for the maximum MPR (56.6 mL of CH4/g of chemical oxygen demand [COD]/day) were 0.71 g of COD/L of grain, 0.18 g of COD/L of vegetable, and 0.38 g of COD/L of meat by the simultaneous consideration of MP, MPR, and kH. Within the range of each factor examined, the corresponding optimal ratio of sewage sludge to cosubstrate was 71:29 as the COD basis. Elaborate discussions could yield practical operational strategies for the enhanced thermophilic anaerobic codigestion of sewage sludge and food waste.     

热活化过二硫酸盐改善污泥-餐厨垃圾厌氧消化物脱水性能

为了解热活化过硫酸盐氧化对污泥-餐厨垃圾厌氧消化物脱水性能的影响,以毛细吸水时间(CST)、过二硫酸盐(PDS)分解速率、自由基产生种类、胞外聚合物(EPS)组分含量以及厌氧消化物的微观形貌等观察指标,比较了不同温度条件下(50～80℃)的热活化PDS氧化对脱水性能的影响,并探讨了其作用机理.结果表明,热活化PDS氧化...     

餐厨垃圾与剩余污泥协同发酵提升低C/N污水脱氮效能的中试研究

我国城镇污水处理厂进水碳源普遍偏低,严重影响生物脱氮效能。外加碳源会造成大量化学品消耗及碳排放,与双碳战略背道而驰。考察了餐厨垃圾和剩余污泥联合发酵中试装备 (规模10 t·d⁻¹) 制备挥发性脂肪酸 (VFA) 效能,并将生产的VFA发酵液投加至昆山市某城镇污水处理厂,以减少外源乙酸钠碳源投加量,以期探索城市污水与有机固废的协同、高效、低碳处理技术。结果表明：餐厨垃圾与剩余污泥体积比为7∶3时,VFA质量浓度最高,达到54.3 g·L⁻¹ (以COD计) ,乙酸和丙酸质量分数分别为36.5%和22.8%;在批次发酵中试实验中,VFA最高质量浓度达67.5 g·L⁻¹ (以COD计) ,最低质量浓度为42.4 g·L⁻¹ (以COD计) ,平均质量浓度为55.0 g·L⁻¹ (以COD计) ;对比3类碳源的反硝化实验结果,投加乙酸钠组1.5 h脱氮率为86.5%,投加发酵液组4.5 h脱氮率为81.0%,投加餐厨垃圾组仅为69.8%;根据出水总氮预警阈值 (>8 mg·L⁻¹) 补加发酵液,替代部分乙酸钠,通过实际污水厂运行数据,拟合得到发酵液投量X (m³) 与乙酸钠吨水节约量Y (g·m⁻³) 的线性关系式Y=4.9X+3.5,其中R²=0.91。该研究结果可为联合发酵制备优质碳源提升污水厂脱氮工程应用提供参考。     

Alkyl polyglycosides enhanced the dark fermentation of excess sludge and plant waste to produce hydrogen: performance and mechanism

Environmental Science and Pollution Research - Alkyl polyglycosides (APG), a biodegradable biosurfactant, have been widely used in environmental pollution control. However, the application of APG...     

不同条件下厨余与污泥共发酵效率及能耗分析

从甲烷产率、系统稳定性,以及产、耗能的角度系统分析了温度及有机负荷率（OLR）对厨余垃圾和剩余污泥共发酵过程的影响。结果表明,甲烷产率随负荷增加呈现先增加后减小的趋势,且高温系统甲烷产率显著高于中温系统,最大甲烷产率分别为407.92 mL·（g VS）-1及357.86 mL·（g VS）-1。在负荷提升过程中,中、高温系统均出现了以丁酸为主的有机酸积累,但当OLR增至15.93（g VS）·（L·d）-1后,高温系统仍能实现稳定运行。通过能耗分析可知,当负荷高于5.05（g VS）·（L·d）-1后,共发酵系统逐渐由耗能状态转变为产能状态,在高负荷运行条件下,高温发酵系统净产能显著高于中温系统,且具有甲烷产率高、稳定强的优势,所以在厨余垃圾和剩余污泥共发酵过程中更加具有应用前景。     

剩余活性污泥和厨余垃圾续批式混合中温消化试验研究

将加碱水解和未水解剩余活性污泥与厨余垃圾混合后进行序批式中温厌氧消化,对生化产甲烷势(BMP)进行了测定.剩余活性污泥的水解通过添加NaOH进行,合理的NaOH投量为40 mmol/L,在25 ℃和35 ℃下经过6 h的水解后SCOD水解率分别提高27.4%和31.1%.厨余垃圾、25℃和35℃下水解污泥的最终甲烷产量分别为607、284、312 mL/g(VS),两种水解污泥比未水解污泥分别高出43%、57.6%,水解污泥和厨余垃圾混合消化的可降解能力要优于未水解污泥和厨余垃圾的混合进料.     

污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷及微生物群落结构的影响

为考察污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化的影响,以餐厨垃圾为基质,设置4种不同接种比(inoculum to substrate ratio, ISR)的批次实验,以得到不同酸化程度的厌氧消化体系;检测空白组、餐厨垃圾对照组和生物炭实验组的产甲烷情况和微生物群落结构的变化。结果表明：当ISR=2时,生物炭对餐厨垃圾厌氧消化效果不明显;当ISR=0.5时,生物炭使其停滞期缩短28.9%左右;ISR越小,生物炭对酸化停滞时间缩短以及产甲烷速率提高的效果越明显。同时,生物炭可以促进Chloroflex,Proteobacteria,Bacteroidetes的生长,从而提高厌氧消化中间产物的产生。当ISR较大时,厌氧消化系统的产甲烷途径以乙酸利用型为主,投加生物炭可以促进乙酸型产甲烷;随着ISR减小,产甲烷途径有逐渐向氢利用型转变的趋势,同时Methanosacrina逐渐替代Methanosaeta利用乙酸产甲烷。本研究结果可为污泥基生物炭在餐厨垃圾厌氧消化的实际应用提供参考。     

市政污泥与生活垃圾混烧技术验证简

对市政污泥与生活垃圾混烧进行了验证研究。结果表明,与生活垃圾单独焚烧相比,污泥与生活垃圾混烧后烟气中NO_x、CO和HCl的浓度没有出现明显变化,而SO₂浓度出现了下降（从82~93 mg/m³下降至41~70 mg/m³）;Hg、Pb、Sn、Cr和Zn的浓度均表现为不同程度的上升,但仍然符合GB18485;二恶英从0.0087 ng TEQ/m³降至0.0047 ng TEQ/m³。掺烧半干污泥比例为10%、12%和15%时,吨物质的发电量分别为311.8 kWh/t、306.7 kWh/t和296.1 kWh/t。混烧污泥在一定程度上降低了系统的发电量,因此建议混烧污泥的比例不应大于15%。测算的污泥混烧成本约209元/t（80%含水率）。     

Recovery potential of aerobic sludge biomass from Co (II) stress in sequencing batch reactors

Heavy metals in higher concentrations are often encountered in domestic sewage of developing and under-developed countries. High metallic concentrations can stress reactor sludge biomass morphology impeding its performance in organics reduction. However, the extent of damage and ability of sludge biomass to recover from the metallic stress is not fully understood. Also, there is no protocol to identify and prevent the sludge biomass from metallic stress in fully functional sewage treatment plants (STPs). This study investigates performance, metabolic activity, morphology, and settling characteristics of the sludge biomass under different Co(II) stress conditions. The extent of recovery in biomass, when the supply of Co(II) metal ion was discontinued in the inlet stream, was explored. The study also proposed a protocol based on simple settling characteristics of sludge biomass to get an early indication of metal infiltration to prevent potential damage to the biomass morphology. Four sequencing batch reactors (SBRs) with Co(II) ion concentrations of 0 (designated as RCo0), 5 (RCo5), 25 (RCo25), and 75 mg/L (RCo75) in the feed were operated with a cycle time of 12 h. Reactors were operated for 35 days with Co(II) in the feed (termed as stressed phase operation) followed by 24 days of operation without Co(II) in the feed (termed as recovery phase operation). Results show that COD removal in reactor RCo75 reduced to 48% on the 10th day of stressed phase operation, showing a lag in COD removal due to metallic stress. The activity of biomass in reactors RCo5, RCo25, and RCo75 was reduced by 39%, 45%, and 49%, respectively, in the stressed phase compared to the biomass in control reactor. Recovery in COD removal efficiency and specific biomass activity were observed in all the reactors after the removal of metallic stress. The settleability of sludge biomass in reactors RCo25 and RCo75 was significantly affected. Transformation in the shape of flocs in reactor RCo25 and RCo75 biomasses revealed the prolonged effect of metallic stress, which was observed to be irreversible even during the recovery phase operation.

     

市政污泥与生活垃圾混烧技术验证

对市政污泥与生活垃圾混烧进行了验证研究。结果表明,与生活垃圾单独焚烧相比,污泥与生活垃圾混烧后烟气中NOx、CO和HCl的浓度没有出现明显变化,而SO2浓度出现了下降（从82～93mg／m3下降至41～70mg／m3）;Hg、Pb、Sn、Cr和Zn的浓度均表现为不同程度的上升,但仍然符合GB[g485;二恶英从0．0087μgTEQ／m3降至O．0047μgTEQ／m3。掺烧半干污泥比例为10％、12％和15％时,吨物质的发电量分别为311．8kWh／t、306．7kWh／t和296．1kwh／t。混烧污泥在一定程度上降低了系统的发电量,因此建议混烧污泥的比例不应大于15％。测算的污泥混烧成本约209元／t（80％含水率）。     

微生物菌剂强化餐厨垃圾和污泥联合堆肥

为探究微生物菌剂对餐厨垃圾和污泥联合好氧堆肥的影响,以餐厨垃圾和污泥（湿重1∶1）混合原料为堆肥底物,添加底物总湿重30%的废木屑作为膨胀剂,向底物中分别加入微生物菌剂和腐熟堆肥为处理组,并以不添加外源物作为对照,通过测定堆肥过程中的理化性质、腐熟效果和营养元素的变化,考察菌剂和腐熟堆肥对联合堆肥的促进作用。结果表明,微生物菌剂和腐熟堆肥的添加均能提高联合堆肥的肥效和腐熟效果,但菌剂的作用更佳。在微生物菌剂的作用下,堆体温度快速升高,并且可将高温期延长到5 d;经15 d快速堆肥,体系内含水率下降了18.31%,挥发性固体减少量达5.95%;添加菌剂的处理组在堆肥结束时的种子发芽指数最高,为258.54%,总氮浓度升高了10.70%,碳氮比减少了15%,这说明微生物菌剂有助于提高堆肥腐熟和肥效。微生物菌剂对餐厨垃圾与污泥联合好氧堆肥的减量和腐殖化有着更好的促进作用。本研究结果可为餐厨垃圾和污泥堆肥资源化处理提供参考。     

污水污泥流化床空气气化焦油的燃烧特性

利用热重分析法,研究了气化温度（650、750和850℃）和污泥性质对污泥流化床气化焦油燃烧特性的影响变化规律。结果表明：6种污泥气化焦油的燃烧过程均分为轻质有机物挥发和燃烧、重质有机物分解和燃烧以及微量残炭燃烧3个阶段;其中第一阶段失重率均明显高于第二阶段,且第一阶段和第二阶段的失重率随气化温度的升高而分别呈现为升高和降低的变化趋势。来自于活性污泥法工艺未消化污泥气化焦油在第一阶段的失重率高于消化污泥的,而A2/O工艺未消化污泥气化焦油在第一阶段的失重率则低于消化污泥的。6种气化焦油的机理函数不完全相同,但反应级数均在1~2.5之间,且第一阶段的表观活化能均低于30 kJ·mol-1。污泥流化床空气气化焦油的着火点和表观活化能均比其固定床空气气化焦油的低。     

餐厨垃圾与剩余污泥混合消化产沼气协同效应

在(35±0.2)℃温度下,以餐厨垃圾和剩余污泥为原料,设置餐厨垃圾和剩余污泥混合比例(VS)分别为1∶0、2∶1、1∶1、1∶2和0∶1,研究其单独消化与混合消化的系统性能、产甲烷潜力及脱氢酶活性和F420浓度变化。结果表明,混合消化提高了系统稳定性,与餐厨垃圾单独消化相比,添加剩余污泥能调节pH、氨氮浓度和VFA浓度,缩短产气周期;与剩余污泥单独消化相比,添加餐厨垃圾能显著提高沼气产量。混合比例为1∶1组混合消化产甲烷潜力最佳,消化作用的协同效应最为明显,沼气和甲烷产量分别达358.2 mL/g VS和224.1 mL/g VS,较餐厨垃圾和污泥单独消化估计值分别提高了23.09%和36.80%。1∶1混合消化组脱氢酶活性最高达437.33 TFμg/(mL·h),比餐厨垃圾和剩余污泥单独消化分别提高93.60%和40.69%,辅酶F420浓度最高为1.718μmol/L,分别提高17.3%和100.7%。     

添加牛粪和园林废弃物对污泥蚯蚓堆肥的影响

为研究污泥中添加不同比例的牛粪和园林废弃物对蚯蚓堆肥的影响,在实验室进行了为期60 d的堆肥实验,测定了堆肥物料的理化性质以及蚯蚓的存活率、平均体重、产茧量的变化情况。结果表明,100%污泥不适合蚯蚓的生长繁殖,添加牛粪/园林废弃物后可以显著改善蚯蚓的生长繁殖,进而提高蚯蚓的存活率和产茧量;污泥比例较低时,添加牛粪处理组的累计产茧量要高于添加园林废弃物的处理组,但当污泥比例大于25%时,添加园林废弃物的污泥更适合蚯蚓繁殖。冗余分析结果表明,pH、TN对蚯蚓的生长和繁殖起着重要的作用。蚯蚓堆肥可以改善物料的理化状况,提高堆肥产物中氮、磷、钾的养分含量,加速污泥的稳定化,提高其肥料价值。     

灭菌预处理污泥及其滤液产氢发酵的比较研究

剩余污泥中的固态物质包含大量的蛋白质和多聚糖等有机质,一直被认为是一种具有潜力的生物制氢原料。灭菌预处理的剩余污泥会释放出大量的有机质,真空抽滤后去除掉污泥中固态物质得到滤液。将预处理污泥与滤液分别作为底物,接种产氢菌Pseudomonas sp. GZ1后产氢发酵。测定2种不同底物发酵反应过程中氢气的产量,以及底物的变化（SCOD、可溶性蛋白质、总糖、pH值）。实验结果表明,利用预处理后的污泥滤液作为底物能够有效提高氢气产量。滤液发酵的产氢量达到了4.44 mg H₂/g COD,比预处理污泥直接发酵提高了近3.3倍。本实验证明污泥中的固态物质在发酵过程中能释放出更多的营养物质,但实际上并不能被产氢菌有效地利用产生更多的氢气,并对其原因进行了探讨。