CANON工艺处理猪场沼液的启动及微生物种群结构分析

在连续流合建式反应器内接种普通活性污泥,以实际猪场沼液作为进水,保持温度为(30±1)℃,控制低溶解氧(DO浓度为(0.5±0.1)mg·L~(-1)),通过分阶段提高氨氮浓度的方式启动CANON(Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺,同时采用高通量测序技术对反应器启动前后的微生物种群结构进行分析.结果表明,反应器可在210 d实现成功启动CANON工艺,启动成功后,当猪场沼液进水氨氮浓度为450 mg·L~(-1)时,氨氮和总氮的去除率分别达到69.8%和61.1%;出水(NO_3~--N+NO_2~--N)/ΔNH_4~+接近0.11.同时,CANON工艺启动成功后,微生物种群结构发生了很大的变化:其优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)(36.16%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(14.22%)、浮霉菌门(Planctomycetes)(11.07%)、酸杆菌门(Acidobacteria)(10.41%)和绿菌门(Chlorobi)(12.82%);与脱氮功能相关的菌属为Candidatus_Brocadia (ANAMMOX菌)、Nitrosomonas(AOB菌)、Comamonadaceae(反硝化菌)和Xanthomonadaceae(反硝化菌)等.     

Ce3+对厌氧颗粒污泥产VFA的影响

采用批式实验,以葡萄糖和乙酸钠为基质,研究投加不同浓度稀土Ce³⁺对稳定驯化和长期贮存的厌氧颗粒污泥消化产VFA的影响.结果表明,Ce³⁺浓度<1 mg/L时可降低消化过程中的VFA浓度,促进丁酸向乙酸的转化以及乙酸转化为甲烷;Ce³⁺浓度为1～10 mg/L时则抑制细菌活性,不利于乙酸和丁酸的降解.稀土Ce的投加对以葡萄糖为基质的厌氧颗粒污泥消化产VFA中各组分的质量分数影响较小,厌氧消化前期和中期VFA产物主要为丁酸和乙酸,两者含量之和约为96%,丙酸含量<3%.以乙酸钠为唯一基质厌氧消化时,0.05 mg/L Ce³⁺的投加对乙酸钠降解具有一定促进作用,可提高反应速率和去除率.污泥经过长期贮存活性降低,但含稀土Ce的厌氧颗粒污泥活性高于不含稀土的污泥,利用含稀土Ce的污泥有利于反应器再启动.     

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.     

高丙体六六六在辽河沉积物中的缺氧降解动力学

测定了辽河沉积物中高丙体六六六 (γ- 666)在缺氧条件下的分解速率 .测定出高丙体六六六在无外加碳源 ,外加葡萄糖 ,外加乙酸钠和外加蛋白胨 4种条件下的缺氧分解速率符合准一级动力学 ,动力学常数分别为 :无外加碳源 0.0487d^-1,加葡萄糖 0.136d^-1,加乙酸钠 0.151d^-1,加蛋白胨 0.136d^-1 .经 GC-MS测定 ,高丙体六六六的主要降解产物为二氯苯 .     

秸秆高固体厌氧消化预处理实验研究

农作物秸秆含有大量难降解的木质素,难于直接被厌氧微生物利用,降低了高固体厌氧消化技术处理农作物秸秆的效率.本研究采用4种不同化学药剂浸泡的方法对秸秆进行预处理以破坏木质素结构、加快高固体厌氧消化的进程.实验分别利用浸泡液COD浓度、COD溶出总量和14 d加速产气实验结果来表征预处理效果,考察了预处理药剂种类、浓度,预处理时间、温度,秸秆种类及其破碎程度等因素对预处理效果的影响.结果表明,NaOH溶液是预处理效果最好的药剂,提高秸秆的破碎程度和预处理温度,同样能提高预处理效果.利用4 mg/L的NaOH进行秸秆预处理,14 d加速产气实验共产气约1?500 mL(10　g秸秆);预处理24 h后其浸泡液COD浓度达到39?000　mg/L.经过NaOH溶液预处理,秸秆中难降解木质素的含量从28%下降到19%,有利于提高高固体厌氧消化技术处理秸秆的效率.     

Biological treatment of chicken feather waste for improved biogas production

A two-stage system was developed which combines the biological degradation of keratin-rich waste with the production of biogas. Chicken feather waste was treated biologically with a recombinant Bacillus megaterium strain showing keratinase activity prior to biogas production. Chopped, autoclaved chicken feathers (4%, W/V) were completely degraded, resulting in a yellowish fermentation broth with a level of 0.51 mg/mL soluble proteins after 8 days of cultivation of the recombinant strain. During the subsequent anaerobic batch digestion experiments, methane production of 0.35 Nm³/kg dry feathers (i.e., 0.4 Nm³/kg volatile solids of feathers), corresponding to 80% of the theoretical value on proteins, was achieved from the feather hydrolyzates, independently of the pre-hydrolysis time period of 1, 2 or 8 days. Cultivation with a native keratinase producing strain, Bacillus licheniformis resulted in only 0.25 mg/mL soluble proteins in the feather hydrolyzate, which then was digested achieving a maximum accumulated methane production of 0.31 Nm³/kg dry feathers. Feather hydrolyzates treated with the wild type B. megaterium produced 0.21 Nm³ CH₄/kg dry feathers as maximum yield.     

废水同步生物处理与生物燃料电池发电研究

利用厌氧活性污泥作为接种体成功地启动了空气阴极生物燃料电池(ACMFC),110h的接种产生了0.24V的电压;以乙酸钠和葡萄糖作底物分别产生了0.38V和0.41V电压(外电阻1 000Ω),最大功率密度分别达到146.56 mW/m²和192.04mW/m²,表明有机废水可以用来发电;同时,乙酸钠和葡萄糖的去除率分别为99%和87%,表明燃料电池可以处理废水.二者的电子回收率均在10%左右,主要是由于阴极对氧气分子的透过作用引起的微生物好氧呼吸导致电子损失.     

厌氧酸化在焦化废水脱氮和毒性削减中的作用

分别用厌氧酸化-缺氧-好氧(A₁-A₂-O)生物膜法和缺氧-好氧(A/O)生物膜法处理焦化废水,比较了二者对废水毒性的削减效果.试验结果表明,焦化废水的毒性大于0.19mg/L氯化汞的毒性.其毒性削减与有机氮去除有一定关系,厌氧酸化在提高废水有机氮去除率和降低废水的毒性方面起到了重要的作用.废水经A₁-A₂-O生物膜系统处理后,毒性大大降低,当HRT为37.9h时,出水对发光菌的相对发光度可达96.8%,其毒性相当于0.023mg/L氯化汞的毒性.     

絮凝和生化一体化反应器处理纸浆漂白废水

絮凝、厌氧酸化、生物接触氧化一体化反应器处理造纸制浆含氯漂白废水研究表明,在水力停留时间为１５ｈ 时,ＣＯＤ总去除率达８３．９％ ,毒性去除率９２％ ． ＧＣ－ＭＳ、超滤实验结果表明：原废水污染物是以氯代酚为主的氯代有机物,其中毒性物质主要来源于相对分子质量小于１０００的低分子物质． 絮凝单元去除的主要是大分子氯代有机物,厌氧单元通过还原脱氯及酸性水解,氯代有机物得到了基本的去除． 好氧单元对ＣＯＤ有较高的去除率,低分子量的酸性组分和烷烃类明显增加,表明污染物得到了进一步的氧化降解．     

固定化甲烷八叠球菌(Methanosarcina)研究——厌氧颗粒污泥的形成

用实验室规模的UASB反应器处理豆制品废水培养厌氧颗粒污泥。通过对颗粒污泥形成过程中的产气率、进出水COD、水滞留期（HRT）、进出水挥发酸（乙酸、丙酸和丁酸）浓度、所产气体的甲烷含量等的变化分析和对颗粒污泥中优势产甲烷菌的扫描（SEM）和透射（TEM）电镜观察,阐明颗粒污泥的形成过程及特性。实验结果表明,消化器运转50d左右形成了颗粒污泥,厌氧颗粒污泥形成期间的平均产气率为5.3L/L·d,最高产气率达到了8.1L/L·d,进水和出水COD分别为3000～5500mg/L和800～3000mg/L,平均HRT为10.4h,平均出水乙酸、丙酸和丁酸浓度分别为264.1、519.8和104.6mg/L,所产气体的平均甲烷含量为60.6％,颗粒污泥为黑色,直径0.5～3.0mm不等,沉降速率为119.6m/h,其中的优势产甲烷菌为鬃毛甲烷菌（Methanosaeta）,而甲烷八叠球菌（Methanosarcina）存在甚少。