牛粪和厨余垃圾联合厌氧消化试验

在37℃条件下对不同比例的牛粪和厨余垃圾进行为期50d的联合厌氧消化试验.结果表明:(1)牛粪与厨余垃圾质量比2/1和1/2联合厌氧消化的实际产气潜能为0.66和0.71L·g-1(以挥发性固体VS质量计),比加权计算值分别提高50%和29%;(2)4种比例物料的甲烷平均浓度约为50%～55%,其生物能范围为18.92～20.81MJ·m-3;(3)在联合厌氧消化过程中,牛粪和厨余垃圾质量比1/2物料的产气效率最高,反应前10d的产气量占总产气量的55.4%,前20d产气量占总产气量的92.2%;(4)纯牛粪、牛粪和厨余垃圾质量比2/1、牛粪和厨余垃圾质量比1/2及纯厨余垃圾4种比例物料厌氧消化的最终生物降解率分别为46.99%、53.31%、70.12%和66.25%.     

超声破解促进污泥两相厌氧消化产气性能研究

以超声波对城市污水处理厂剩余污泥进行超声破解。试验结果表明,超声破解能提高污泥的溶解性化学需氧量(SCOD)、总挥发性固体(VS)去除率、生物产气量、产气率和甲烷含量,促进两相厌氧消化产气性能。声能密度和破解时间是影响污泥破解效应的主要因素,超声频率是影响污泥破解效应的次要因素。     

碱热水解改善杨树落叶厌氧消化性能的研究

选用杨树落叶进行碱热水解后测定生物化学甲烷势(BMP),研究底物溶解、水解和产物厌氧消化性能的变化.结果表明,碱热处理显著加速杨树落叶溶解和水解,固相中半纤维素和蛋白质含量显著下降.170℃下,碱热水解后溶解性COD (SCOD)浓度为31.7g/L,乙酸浓度为1533mg/L.通过纤维素碱降解机理分析,提出乙酸生成途径.甲烷势试验表明,170℃下比生物气产量增量最大.高固体消化可以有效处理水解产物,运行表现更加稳定,有机负荷2.65g/(L×d)时甲烷转化率为25.3%.     

自热式高温好氧消化工艺的氧化还原电位研究

采用自热式高温好氧消化(ATAD)中试工艺系统,通过间歇式运行,改变进泥初始ρ(VSS)和曝气强度,考察了系统中氧化还原电位(ORP)的变化情况.对进泥初始ρ(VSS)为45.4和34.2 g/L的曝气强度恒定在1.0 m3/h,搅拌转速为95r/min,停留时间为25 d;初始ρ(VSS)为40.7 g/L污泥的曝气强度在0.4～1.0 m3/h间由大到小进行调节,搅拌转速为95 r/min,停留时间为44 d.结果表明,初始ρ(VSS)与曝气强度对ORP有影响,当曝气强度充足时,ORP呈先下降再回升趋势,最终ORP能达到0 mV以上.对于pH的变化,初始ρ(VSS)为45.4和34.2 g/L的污泥规律相似,均呈先上升后下降趋势,初始ρ(VSS)为34.2 g/L的污泥pH从开始的6.01上升到8.11,然后下降到5.60～6.03.但初始ρ(VSS)为40.7 g/L的污泥pH的变化规律有所不同,pH一直呈上升趋势,从开始的7.33到最终的9.16.表明由于溶胞作用,系统中ρ(总氮),ρ(氨氮),ρ(总磷)较高,pH上升,若曝气强度充足,pH随后下降,ORP回升;若曝气强度较低,pH则一直呈上升趋势,ORP则处于较低值.因此ORP与进泥初始ρ(VSS),曝气强度,反应温度,ρ(氨氮)和pH等因素有关.从ORP的测试结果看,ATAD系统处于厌氧到微好氧之间的状态.      

土壤中六六六在消化道中生物可给性的体外测定

采用体外消化实验模拟了4种有机质含量不同的土壤中六六六在胃和小肠中的释放,重点验证了消化释放出来的六六六在固态消化残渣上的吸着现象以及该现象对测定消化率的影响的研究假设.结果表明,固相吸着对测定消化率有非常显著的影响,这在有机质含量偏高的土壤中尤其明显.吸着影响可以用不同液固比实验设计配合非线性拟合方法加以校正.对有机碳含量分别为0.63%、1.08%、1.60%和2.87%的4种土壤,未经校正的总六六六消化率的均值与标准差分别为(16.7±2.8)%、(11.6±2.0)%、6.9%和(26.4±1.3)%,校正后则分别达到16.7%、16.5%、16.5%和59.7%.显然,除有机质含量很低的样品,未经校正的测定结果显著低估了消化道吸收风险.     

产氢产乙酸和产甲烷反应对厌氧消化的限速作用

为明晰厌氧消化过程的主要限速步骤,分别以丁酸、乙酸、H₂/CO₂为基质,在37℃和pH 5.00~9.00条件下对厌氧活性污泥进行培养,依据Shelford耐受定律对食丁酸产氢产乙酸菌（SBOB）、乙酸营养型产甲烷菌（ACM）和氢营养型产甲烷菌（HTM）的pH值生态幅及基质转化速率进行分析.结果表明,SBOB、ACM和HTM的pH值生态幅分别为6.19~8.59、5.50~7.74和4.39~9.23,其代谢最适pH值分别为7.39、6.62和6.81.在最适pH值条件下,厌氧活性污泥对丁酸、乙酸、H₂/CO₂的转化速率分别为0.86、1.04和1.09gCOD_equ/（gMLVSS·d）.可见,与产甲烷菌相比,产氢产乙酸菌的pH值生态幅更窄,基质转化速率更慢,对厌氧消化过程具有更为显著的限制作用.     

黄花和脱水污泥厌氧消化的温室气体减排研究

采用联合国政府间气候委员会(IPCC)推荐的方法,对植物加拿大一枝黄花和污泥生物质厌氧消化产沼气的环境和能量影响进行了评估.环境影响评估重点关注温室气体(GHG)减排,将加拿大一枝黄花和脱水污泥的中温小试厌氧消化的甲烷产率数据运用于GHG减排潜质的计算;能量评估包括污泥贮存及传播、消化液的沼气逃逸,及化学肥料和化学药剂的投加几个过程中的直接和间接的能量输入.结果表明,一枝黄花和脱水污泥联合厌氧消化净GHG排放量随着SRT的缩短和黄花添加比例的增加而逐渐下降,在二者以挥发性固体(VS)比例1:1混合,停留时间为20d时的能量效率较高,GHG减排量较大,与基础方案相比,添加黄花可以实现78%的净GHG减排.     

蔬菜类废物两相厌氧消化水解酸化相颗粒降解规律

研究蔬菜类废物两相厌氧消化过程中水解酸化液物化性质随水解时间的变化情况,结合总有机碳(TOC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒粒径和溶解性有机物(DOM)分子量的分析,探讨了蔬菜类废物水解酸化过程中TOC溶出和颗粒降解之间的关系,分析了水解酸化相颗粒物降解规律.实验结果表明,蔬菜类废物水解过程可以分成两个阶段:易水解的颗粒物在前5d迅速水解,TOC浓度迅速升高,在第5d达到最大值4920mg/L,水解产生颗粒态物质的二次平均直径从第1d的58.38μm降至第5d的4.64μm,有机物快速溶出,DOC/TOC比值在第4d达到最大值85%,该水解过程可用Contois模型模拟;第5d后,难水解颗粒物质的缓慢水解起主导作用,颗粒态物质的二次平均直径从4.64μm开始逐渐增大,并稳定在8.97~10.68μm范围内,TOC和DOC溶出率逐渐降低,且DOC溶出率小于TOC溶出率.大分子溶解性有机物的降解也主要集中在水解过程的前5d,水解第1d产生的大分子DOM(1.6×109~1.9×109Da)到第5d已经全部降解成分子量在5×104~4×106Da的DOM;第5d过后,DOM的分子量分布情况并未发生较大变化.表明蔬菜类废物两相厌氧消化工艺过程中水解时间可缩短为5d.     

富氢合成气生物甲烷化与餐厨垃圾厌氧消化耦合性能分析

提出利用餐厨垃圾轻物质生产富氢合成气,并将富氢合成气生物甲烷化与现有餐厨垃圾厌氧消化单元耦合的工艺路线,为评估其可行性,考察了耦合系统的长期运行性能,并分析了该系统提升现有甲烷(CH₄)产量的潜力。结果表明：在餐厨垃圾有机负荷(以挥发性固体质量计)为0.5～2.0 g/(L·d)、富氢合成气流量为0～5.28 L/d条件下,餐厨垃圾厌氧消化与富氢合成气生物甲烷化均能保持稳定运行,且沼气提纯效果明显,尤其在餐厨垃圾有机负荷为0.5,1.0 g/(L·d)时,产品气中CH₄的平均含量分别高达96.4%和86.6%;提高富氢合成气生物甲烷化速率以及优化调控反应体系的pH值、有效碱度和有机酸积累量有助于进一步提高该耦合系统的处理能力和运行稳定性;以300 t/d餐厨垃圾处理厂为例,该耦合系统预计能提高94.5%的CH₄产量,后续有必要结合成本效益分析,进一步评估该耦合工艺的工业化应用潜力。     

调节好氧消化pH值提高污泥沉降和脱水性能

为考察调节pH值对剩余污泥好氧消化效果的影响,采用2个反应器,在不调节pH值与加入NaHC03调节pH≈7两种条件下进行好氧消化对比试验.监测消化过程中污泥TSS、TVSS、SOUR、沉降性及比阻的变化情况,结果表明:在两种条件下污泥均能达到稳定,消化30 d TVSS去除率分别为47.1%和49.2%.消化过程中调节pH≈7,TSS、TVSS去除率略有提高,上清液的浊度和COD降低,并且污泥的沉降、脱水性能改善,因而更有利于后续的处理.