高温和中温ASBR处理热水解污泥的对比

进行了高温、中温厌氧序批式反应器(ASBR)处理热水解污泥的对比试验研究.在HRT＝10d,总COD(TCOD)容积负荷为5.42 kg/(m³·d) 的条件下,高温、中温ASBR的TCOD去除率分别为56.20%、61.66%,污泥COD的产气率(CH₄)分别为199、219 mL/g.ASBR能有效积累污泥悬浮固体从而保持较高的固体停留时间(SRT),高温、中温ASBR的平均SRT分别为30、37d.同中温ASBR比较,高温ASBR的微生物形态单一、种类少和产甲烷活性较低,因此高温ASBR的处理效率和产气率较中温低.     

剩余污泥厌氧消化过程产甲烷抑制技术研究进展

剩余污泥厌氧发酵过程中产生的挥发性脂肪酸（VFA）相比甲烷具有更高的应用价值,因而受到广泛关注。研究发现,通过产甲烷抑制剂可以将厌氧发酵控制在产酸阶段,阻断产甲烷过程,从而实现VFA的大量积累。然而,目前产甲烷抑制剂存在分类不明确、部分产甲烷抑制剂机理研究不够完善等问题。因此,根据抑制产甲烷菌物质的来源和特性,将剩余污泥厌氧消化过程中产甲烷抑制剂分为内源抑制、外源抑制和生物抑制3类,分别阐述了其抑制机理及其对厌氧发酵产酸过程的影响,分析了各种抑制剂的研究现状及不足之处,指出抑制剂的毒性抑制研究和水解机理研究将是今后的研究重点,同时应进一步研究了厌氧发酵系统中微生物之间的竞争关系,明确微生物在剩余污泥厌氧发酵产酸和抑制产甲烷过程中的作用机制。     

高浓度中温厌氧膜生物反应器处理城市污水厂污泥的厌氧消化效果

利用厌氧消化技术处理城市污泥等有机废弃物,可以生成以甲烷为主要成分的沼气,同时实现废弃物减量化。传统的污泥厌氧消化技术存在水力停留时间长,处理水质差,反应器对环境变动敏感,运行不稳定等缺陷。使用有效体积15 L的实验室规模厌氧膜生物反应器（AnMBR）对初沉污泥与剩余污泥混合的城市污水厂污泥进行高浓度厌氧消化处理。AnMBR通过膜过滤方式将悬浮固体（SS）截留在反应器内,增强了反应器运行的稳定性并促进有机物的分解。AnMBR反应器在中温35℃,HRT为15 d,有机负荷为4.66 g-COD/（L·d）的条件下进行了为期155 d的长期运行实验。实验过程中,反应器运行稳定,没有出现氨氮抑制和挥发性脂肪酸的积累。沼气收率为0.48 L/g-VS,甲烷平均含量为63.32%。膜过滤水中COD浓度为0.77 g/L,COD去除率高达98%以上。通过物质衡算,基质总COD的54.38%转化为甲烷,仅有0.6%残留在膜过滤水中。在保持反应器污泥浓度25 g/L的高浓度条件下,实现了工作模式为4 min抽吸,1 min休息,平均膜通量9.6 L/（m2·h）的连续稳定运行。通过膜阻力抵抗值的计算,污染膜总阻力为11.87×1012/m,其中附着在膜表面的泥饼层和导致膜孔闭塞的有机层为膜污染形成的主要因素。通过长期连续实验的产甲烷情况及膜过滤效果,验证了AnMBR在有机废弃物减量化和能源回收应用上的可行性。     

大型中试厌氧膜生物反应器处理城市污水的稳定运行与物料平衡分析

为推进节能减排低碳化社会的进程,验证了利用厌氧消化新技术处理城市污水的可行性,在日本仙台市搭建并成功运行了目前世界上最大的中试浸没型一体式厌氧膜生物反应器,实现了在25℃左右的常温条件下对实际城市污水的高效厌氧处理。该中试反应器从2019年5月运行至2020年1月,历时217 d,最短水力停留时间缩短至6 h, COD去除率高达90%以上,BOD₅去除率为95%。1 m3城市污水中可回收沼气0.09~0.10 m3,每处理1 g COD可回收沼气约0.25 L,沼气中甲烷平均含量可达到75%。每处理1g COD中有0.19~0.26 g转化为污泥,污泥产率小于传统好氧活性污泥法。研究采用的微滤膜可实现最大膜通量为17.75 L/（m2·h）,稳定运行最大跨膜压量可达到23.5 kPa。该中试工程的成功运行再次验证了厌氧消化技术与膜分离技术结合在低浓度城市污水处理中的可能性与实用性,实现了节能减排与生物质能源利用,是一项可持续性发展的革新工艺。研究在大型中试规模实现了厌氧膜生物反应器的长期稳定运行,也为后续污水处理研究提供了基本运行参数和工程可靠性基础。     

硫酸盐对医药化工废水厌氧系统运行稳定性的影响

以获得硫酸盐还原能力的厌氧装置为研究对象,研究进水中不同硫酸盐浓度对厌氧反应器的运行效果的影响。试验结果表明:硫酸盐添加量为300 mg/L时,厌氧反应器出水COD浓度最低,COD去除率为76.1%,同时厌氧反应器出水中VFA的浓度最低;在硫酸盐添加量为400 mg/L时,此条件下获得产甲烷量最高,达240~260 mL/g;出水硫化氢浓度则随着硫酸盐添加量的增加而增加。在500 m3的UASB反应器内进行连续厌氧处理试验,结果表明添加硫酸盐后厌氧反应器的运行情况稳定。     

预处理对造纸污泥厌氧消化产甲烷性能的影响研究

采用碱(NaOH)和生物(蘑菇渣、绿色木霉)2种方法分别预处理造纸污泥,并将预处理后的造纸污泥与味精废液进行联合厌氧消化,研究不同预处理方式对造纸污泥的影响以及对后续联合厌氧消化甲烷产率的影响.结果表明,造纸污泥经过碱(NaOH)预处理和生物预处理(蘑菇渣、绿色木霉)后,污泥颗粒的结构变得紧实、平滑,颗粒间的孔隙度减少,污泥絮体中的纤维长度明显变短、污泥中的SCOD增加了35.5%~1130%、VSS降低了6%~19%、SVsludge增加了32%~192%,NH3-N浓度提高了36%~62.4%,表明预处理后污泥中的大分子物质被降解成小分子物质,且碱预处理对污泥产生的变化较生物处理大;经预处理后的造纸污泥与味精废液联合厌氧消化,甲烷得率分别为:NaOH预处理0.32m3 CH4/kg VS、蘑菇渣预处理0.23 m3 CH4/kg VS,较CK分别提高了54%~88%和12%~34%,可见碱预处理提高甲烷产率效果更明显,由于蘑菇渣预处理具有成本低、解决二次污染、实现废物再利用等优点,因此两者在预处理提高造纸污泥厌氧消化甲烷产率方面都具有重要意义.     

造纸污泥与味精废液联合厌氧消化试验

采用中温单相间歇式厌氧消化工艺,对造纸污泥与味精废液进行联合厌氧消化制沼气,通过设计正交试验,研究不同处理的产甲烷性能以及TS、C/N、接种量三种因素对甲烷产量的影响.试验结果表明,在中温条件下,各处理的VFA、SCOD与累积甲烷产量的变化趋势相同,其中VFA、SCOD指标均在12d左右达到最高值,各处理中仅T3在VFA高峰期表现出甲烷菌活性抑制效应,TS对三个指标均产生显著影响,系统的累积甲烷产量最高达5482ml;正交试验结果直观分析和方差分析显示:三个因素对系统累积甲烷产量的影响程度依次为:TS>C/N>接种量,其中TS的影响达到显著水平,最佳工艺条件为:TS=10%、C/N=20、接种量=5%,该条件下造纸污泥与味精废液的用量比为10:1.     

沼液全量回流对农业废弃物沼气发酵的影响

为从源头实现沼液减量化,采用半连续进料方式,研究沼液全量回流用于农业废弃物沼气发酵的可行性.结果表明:纯秸秆沼气发酵过程中发酵液pH值、EC持续增加,总氮(TN)持续降低(第132d时仅为110mg/L),总挥发性脂肪酸(TVFAs)在94d后逐渐积累,日产气量逐渐下降,第104d时仅为产气稳定期时的50%,补氮后产气快速恢复,较补氮前大幅提高了1.5倍;与纯秸秆发酵相比,以秸秆猪粪混合物发酵避免了发酵过程中氮不足的问题,系统稳定性明显增强,且日产气量长期保持稳定,在沼液回流105d后TN和TVFAs有积累趋势,但对产气尚未表现出抑制.综上所述,在多元物料沼气发酵系统中进行沼液全量回流总体可行,但需关注铵氮和TVFAs累积问题.     

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。     

基于人工神经网络的半连续式混合厌氧消化产气量预测

研究采用BP神经网络和模糊神经网络(FNN)模型对逐步提高有机负荷的半连续式餐厨垃圾和猪粪混合厌氧消化试验进行日产气量预测.结果表明,BP神经网络模型的预测准确率为77.63％,FNN模型为82.33％,2种模型均可用于产气预测,但FNN模型在传统神经网络模型基础上加入了模糊控制,可提高其准确率,更适用于混合厌氧消化产气量预测.