生活垃圾渗滤液对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响研究

通过厌氧毒性实验、恢复实验和特征毒性模拟实验,研究了生活垃圾渗滤液对厌氧颗粒污泥微生物产甲烷活性的影响。结果表明,1 000 mg/L氨氮浓度下产甲烷活性均大于85%,说明相应氨氮浓度范围,垃圾渗滤液基质对厌氧颗粒污泥的微生物没有明显抑制作用。恢复实验后活性得到完全恢复,属代谢毒性。模拟废水氨氮浓度大于1 000 mg/L浓度时,开始出现抑制;氨氮浓度大于3 000 mg/L时,有明显抑制,产甲烷活性下降32.1%;相同氨氮浓度下,渗滤液最大活性区间滞后于模拟废水,产甲烷活性也小于模拟废水,存在除氨氮以外的毒性物质的影响。     

有机砷对固态厌氧消化产甲烷的影响和动力学研究

通过高温(55℃)固态厌氧消化研究,发现添加洛克沙胂(ROX)会抑制固态厌氧消化产甲烷,ROX添加水平为0.5、1.0、1.5mmol/kg时,初始每克挥发性固体(VS)累积产甲烷量依次下降19.19%、94.04%、96.56%;添加3-氨基-4-羟基苯砷酸(HAPA)加快了系统前期产甲烷,最终累积产甲烷量与空白对照组相近,抑制效应不明显。一级动力学模型符合固态厌氧消化系统产甲烷动力学,其基本方程为G=G∞×(1-exp(-kt)),其中:G为试验检测得到的累积产甲烷量,mL;G∞为理想状态下基质完全降解时的累积产甲烷量,mL;k为产气一级反应速率常数,d-1;t为反应时间,d。一级动力学模型预测值与实测值的F检验以及P和r2说明,产甲烷动力学方程与实测数据拟合相关度很高,产甲烷动力学方程的回归是极显著的。     

“中老龄”垃圾渗滤液重金属和氨氮的厌氧毒性

通过厌氧毒性试验（ATA）研究了“中老龄”垃圾渗滤液的重金属和氨氮对厌氧微生物的毒性抑制作用。试验结果表明,“中老龄”垃圾渗滤液中的重金属和氨氮使厌氧污泥产甲烷活性分别下降14.4%和36.7%,4倍受试渗滤液重金属浓度或4 000 mg/L的氨氮浓度均可使污泥活性受到重度抑制。通过对不同浓度重金属和氨氮的厌氧毒性的关系进行回归分析,得出氨氮和重金属对厌氧微生物的IC50分别为2 265 mg/L和2.9倍试验用渗滤液的重金属浓度;“中老龄”垃圾渗滤液中氨氮对厌氧污泥的毒性影响较大,高浓度重金属对厌氧污泥活性的抑制较难恢复;实际渗滤液处理工艺中,在采用厌氧工艺前,应对氨氮进行预处理以减少其对厌氧微生物的毒性作用,同时避免水质剧烈波动对厌氧处理系统的冲击。     

热碱预处理对高含固剩余污泥厌氧消化的影响及其动力学研究

以高含固剩余污泥为研究对象,考察不同碱投加量下热碱联合预处理对剩余污泥溶胞效果和厌氧消化性能的影响,并运用3种动力学模型对剩余污泥生物化学产甲烷潜力过程进行模拟。结果表明,热碱联合预处理有助于促进剩余污泥的溶胞效果,并且随着碱投加量的增加,溶胞效果不断增强,当碱投加量为80mg/g(单位质量SS的NaOH投加量计)时,COD、氮、磷的溶出量均达到最大值,分别为58 622.2、1 792.8、790.3mg/L,溶出率分别为54.9%、45.7%、37.6%。热碱联合预处理可有效改善剩余污泥厌氧消化性能,但碱投加量过大时对可能对产甲烷过程带来抑制作用,碱投加量为60mg/g时剩余污泥厌氧消化的累积产甲烷量最大,为158.9mL/g,较不进行热碱联合预处理的空白组(106.5mL/g)高49.2%。3种动力学模型中,锥体模型对厌氧消化产甲烷过程的拟合效果最好,不同处理条件下模型拟合相关系数R~2均在0.990以上,该模型可准确预测最终的累积产甲烷量,预测误差均在2%以下。     

高氨氮对厌氧生物法处理城市垃圾渗沥液的影响

研究了高浓度氨氮对厌氧膜生物法处理城市垃圾渗沥液的影响。结果表明,COD去除率、沼气产量、沼气产率、辅酶F420和最大比产甲烷活性均随氨氮浓度的增加而减小;当氨氮浓度<3600mg/L时,不会对厌氧膜生物反应器的运行产生明显的影响;氨氮对厌氧污泥产甲烷活性的50%抑制浓度为4350mg/L;高浓度氨氮会造成系统VFA浓度增加;当氨氮浓度由4800mg/L降低到2000mg/L后,受重度抑制的厌氧微生物的活性可以在20d里恢复到未受抑制时的活性水平。     

以有机酸为共基质硝基酚厌氧生物降解性研究

在中温厌氧消化条件下 ,以有机酸 (乙酸与丙酸的混合酸 )为共基质 ,通过测定甲烷累积产量 ,研究了 2 硝基酚、2 ,4 二硝基酚的厌氧生物降解性。试验条件为 :温度 35℃ ,COD 110 0～ 12 0 0mg/L ,pH 7 0～ 7 5 ,COD/VSS为 0 1,接种污泥未驯化 ,其产甲烷活性CH4/VSS为 195mL/g。研究结果表明 ,在所选的浓度范围内 (≤ 4 4mg/L) ,2 硝基酚对产甲烷过程没有产生抑制作用 ;2 ,4 二硝基酚是抑制性较强的物质 ,浓度为 12～ 2 0mg/L时产生中度抑制 ,大于 2 8mg/L时产生重度抑制     

氨氮浓度对马铃薯加工废水厌氧消化的影响

为考察氨氮浓度对中温厌氧消化处理马铃薯加工废水的影响,通过批式实验,探究该类废水厌氧消化处理的氨氮抑制阈值。结果表明：氨氮浓度为3 000 mg·L⁻¹ (TAN≈3 659 mg·L⁻¹)时,累积产甲烷量降低至276.1 mL·g⁻¹且出现产甲烷迟滞期;氨氮浓度为4 000 mg·L⁻¹ (TAN≈4 468 mg·L⁻¹)时,累积产甲烷量仅为对照组的39.2%,迟滞期明显延长了7.2 d;高浓度氨氮抑制造成了以丙酸为主的VFAs积累和有机物(蛋白质等)降解不完全,这是COD去除率下降的主要原因;VFAs作为氨氮抑制发生时COD的主要组分,其积累可作为马铃薯加工废水厌氧消化过程发生氨氮抑制的指示因子;马铃薯加工废水中温厌氧消化的氨氮阈值约为3 000 mg·L⁻¹。该结果可为马铃薯加工废水的高效处理与资源化利用提供参考。     

高氨氮对厌氧生物法处理城市垃圾渗沥液的影响

研究了高浓度氨氮对厌氧膜生物法处理城市垃圾渗沥液的影响。结果表明，COD去除率、沼气产量、沼气产率、辅酶F420和最大比产甲烷活性均随氨氮浓度的增加而减小；当氨氮浓度〈3600mg/L时，不会对厌氧膜生物反应器的运行产生明显的影响；氨氮对厌氧污泥产甲烷活性的50％抑制浓度为4350mg／L；高浓度氨氮会造成系统VFA浓度增加；当氨氮浓度由4800mg／L降低到2000mg/L后，受重度抑制的厌氧微生物的活性可以在20d里恢复到未受抑制时的活性水平。     

C/N比对ANAMMOX与反硝化协同脱氮性能影响及其动力学

采用ASBR厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器,考察了不同C/N(NH4+-N)比时厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮性能表现,并与无机环境下反应器的脱氮性能相比较。研究结果表明,C/N比决定了ANAMMOX/反硝化耦合反应的发展方向。当C/N4+-N和NO2--N的去除率分别为92%、95%、COD去除率大于96%,实现了氨氮及COD的同时去除;当C/N=1.33时,反硝化反应逐渐占据优势;当C/N>2.96时,反硝化作用成为主导反应,厌氧氨氧化反应受到明显抑制,氨氮去除率下降。采取批次实验方法研究了厌氧氨氧化与反硝化协同反应的动力学特性。用基质抑制动力学Haldane模型拟合不同基质浓度下的厌氧氨氧化活性,得到氨氮最大比增长速率为0.09 kg/(kg·d)(以VSS计),半饱和常数为8.4 mg/L、半抑制常数为1 198.2 mg/L;亚硝态氮最大比增长速率为0.27 kg/(kg·d)(以VSS计),半饱和常数为10.2 mg/L、半抑制常数为300.1 mg/L。采用Monod模型和Haldane模型分别拟合不同COD浓度和亚硝酸盐浓度下的反硝化性能,得到反硝化亚硝态氮最大比增长速率为0.2 kg/(kg VSS·d),半饱和常数为17.4 mg/L、半抑制常数为128.4 mg/L,COD半饱和常数为83.3 mg/L。     

膨润土强化畜禽粪便厌氧消化生产甲烷的探究

为探究膨润土(Be)对畜禽粪便厌氧消化性能的影响,(30±1)℃下进行Be强化畜禽粪便厌氧消化生产甲烷实验,并分析微生物结构。结果表明:(1)适量的Be能提高畜禽粪便产甲烷效率;提高溶解性有机碳(DOC),为后续酸化、产甲烷提供充足的基质;促进挥发性脂肪酸含量升高,为产甲烷古菌提供底料。当Be为3.0%(质量分数)时,甲烷日产量最高至268.5mL/d,第40天单位质量挥发性悬浮固体(VSS)的甲烷累积产量为(289.3±9.2)mL/g,DOC最大值为(5 985±142)mg/L,溶解性蛋白质为(3 015±118)mg/L,多糖最大值为(1 061±56)mg/L,乙酸在前10天急剧升高至(385±10)mg/L,戊酸最大值为(124±9)mg/L,VSS减量率为31.2%±1.3%。(2)Be的存在有利于提高厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度,当Be为3.0%时,厚壁菌门相对丰度为61.2%。     

厌氧折流板反应器处理硝基苯废水的研究

采用厌氧折流板反应器(ABR)中温处理含硝基苯废水,研究了工艺条件和硝基苯的降解特点.试验结果表明:在进水COD浓度为2088 mg/L,硝基苯浓度为16.8 mg/L,反应温度为35℃,停留时间为24 h条件下,ABR能有效处理硝基苯废水,COD去除率为86.4%,硝基苯去除率为91.1%;在厌氧条件下,硝基苯降解为苯胺,但苯胺很难再进一步分解;硝基苯的去除历程推断为先吸附后分解.     

天氧污泥对问二氯苯的吸附性能

为了研究灭活厌氧污泥和活性厌氧污泥对问二氯苯（m-DCB）的吸附,考察了吸附平衡时间、吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学、污泥投加量和pH对吸附m-DCB的影响。结果表明,2种污泥对m-DCB的吸附在1h内达到平衡。应用伪一级、伪二级反应动力学对实验数据进行验证,表明厌氧污泥吸附m-DCB更符合伪二级反应动力学模型。2种污泥对m-DCB的吸附都可以用Langmuir和Freundlich吸附模型拟合,但Langrnuir吸附模型的拟合结果要好于Freundlich模型,且活性厌氧污泥的吸附性能显著高于灭活厌氧污泥。从吸附热力学上看,该吸附为放热反应,低温有利于吸附反应的进行。pH值对2种污泥吸附m-DCB的影响很小。     

采油废水厌氧处理系统的微生物群落特征

为了深入认识石油烃的厌氧降解过程,利用分子生物学技术分析了大庆油田采油废水处理系统厌氧池和进水中的微生物群落特征。基于DGGE和克隆文库的分析结果均表明,厌氧生物膜中存在的古菌源自于采油废水。厌氧生物膜和采油废水中的古菌主要是产甲烷菌,包括嗜甲基的Methanomethylovorans thermophila和利用氢和甲酸的Methanolinea tarda。值得注意的是,氢营养型的M.tarda在厌氧生物膜中得到了富集。进水和厌氧生物膜中的细菌群落结构明显不同。进水中的主要细菌类群为Epsilonproteobacteria,而生物膜中的主要类群为Nitrospira和Deltaproteobacteria。在厌氧生物膜中发现许多与产甲烷古菌(尤其是氢营养型产甲烷菌)协同降解石油烃类物质的细菌相关克隆:其中一个克隆与Syntrophus具有较高的同源性,该类菌是产甲烷菌介导的厌氧烃降解微生物区系中的关键细菌;许多Deltaproteobacteria克隆属于group TA类群,该类群细菌主要参与芳香族化合物产甲烷菌介导的厌氧降解过程。这些结果表明,在大庆油田采油废水厌氧处理系统中已经建立起由产甲烷菌所介导的厌氧石油烃降解的微生物区系。     

厌氧折流板反应器处理硝基苯废水的研究

采用厌氧折流板反应器（ASR）中温处理含硝基苯废水，研究了工艺条件和硝基苯的降解特点．试验结果表明：在进水COD浓度为2088mg／L，硝基苯浓度为16．8mg／L，反应温度为35℃，停留时间为24h条件下，ABR能有效处理硝基苯废水，COD去除率为86．4％，硝基苯去除率为91．1％；在厌氧条件下，硝基苯降解为苯胺，但苯胺很难再进一步分解；硝基苯的去除历程推断为先吸附后分解。     

鸡粪卫生无害化处理技术研究

利用2级厌氧处理实验,为中小型养鸡场的鸡粪处理提供了一种处理工艺和新的一体化装置,特别研究了鸡粪卫生无害化处理方法.实验在HRT为3.01 d,有机负荷7.85kg COD/m3·d的条件下,COD去除率达到了75.77%,COD产气率0.381 m3/kg COD·d,出水卫生指标符合国标要求.     

固定床厌氧反应器处理高浓度禽畜粪尿

为开展高效厌氧生物技术处理家禽粪便的应用研究,试验依据固定床厌氧反应器(anaerobic pecked bed reac-tor)的特点,设计了一个有效容积为20 L的高效厌氧反应器,以猪粪尿为发酵原料,进水COD浓度范围在4 820~54 000mg/L,实验过程为55 d。按进料的水力停留时间可将实验划分为2个阶段:前期(44 d)和后期(11 d),前期通过提高进料浓度直接提高反应器处理浓度,水力停留时间保持为2 d,每7~8 d为一个周期;后期通过缩短水力停留时间间接提高反应器处理浓度,进料浓度保持不变,每2~3 d为一个周期。通过对厌氧处理系统运行过程中COD、pH、挥发性成分、TN、TP和NH3-N含量的测定,分析了该系统运行特点。结果表明:在发酵的第1~55 d,整个厌氧处理系统能够稳定运行,COD去除率稳定在67%~88%之间;对TN、TP、NH3-N都有很好的去除能力。     

生产实践中厌氧颗粒污泥品质评价参数的研究及其实际应用

通过对多组源自实验室和工业反应器厌氧颗粒污泥样品主要特征参数的实验室研究和全面的理论分析,对于众多反映颗粒污泥性质的主要参数进行了筛选,在此基础上建立了一组与工业反应器运行状况关系密切且测定方法简便易行、适宜在生产实践中应用的颗粒污泥品质评价参数。所建参数体系能够较好地反映生产操作条件下厌氧反应器的运行状况,并能为高效厌氧反应器的运行控制提供理论依据。     

2 种不同性能炭纤维载体的固定床厌氧反应器运行效果比较简

分别采用炭纤维（CF）和活性炭纤维（ACF）作为固定床厌氧反应器的生物膜载体,以不加任何载体的相同规格的反应器为对照,在中温（35±1）℃、连续进料条件下处理高浓度糖蜜废水,实验历时 165 d ,比较评价了2种不同性能的炭纤维作为载体的固定床厌氧反应器的运行性能。结果表明,CF 和 ACF 均是较好的微生物附着的载体材料,具有较强的处理高负荷有机废水和抵抗pH冲击的能力,能显著地提高反应器运行系统的稳定性。具有高比表面积的 ACF 较之 CF 更易于微生物固着并挂膜。对照在进水 COD超过 20 000 mg/L,相应 OLR为 8.35 kg COD/（m³·d）时,系统开始酸化。而以 CF 和 ACF 为载体的反应器能在进水 COD 高达 70 000 mg/L ,相应的 OLR 分别为 36.85 和 39.06 kg COD/（m³·d） 的高有机负荷下运行,且系统的pH更稳定。对照及以 CF 和 ACF 为载体的反应器的最高容积产气率分别为4.33、17.12和16.12 m³/（m³·d）;165 d 的累积产气量分别为5 665.4、22 675.8和26 112.8 L,后2者的产气量分别是对照产气量的 4.0 和 4.6 倍。