基于ASBR反应器的厌氧氨氧化启动及特性研究

采用ASBR反应器,接种消化污泥和厌氧颗粒污泥的混合污泥,在温度(35±1)℃、HRT为24h、pH为7.3～8.5的条件下经过160d的培养,获得了砖红色的厌氧氨氧化菌菌胶团.试验结果表明:进水NH+4-N和NO-2-N浓度约为180mg·L-1,平均总氮容积负荷为0.38kg·m-3·d-1时.NH4+4-N和NO-2N的去除率平均为93.2%和95.7%,TN平均去除率为86.9%.厌氧氨氧化反应过程出水pH值高于进水,稳定在7.74左右.     

侧流化学磷回收强化生物除磷的模拟预测与试验验证

为了强化污水中生物除磷作用,本研究通过模拟预测与实验室试验验证了厌氧上清液侧流化学磷沉淀与回收对强化生物除磷的促进作用.模拟预测与试验结果表明,在进水COD/P=37.5工况下,当侧流比增加至30%时,通过化学磷沉淀（调节pH＞9.0）可使出水中TP浓度从碳源抑制时的＜6.0 mg·L-1（以P计）下降至≤1.0 mg·L-1（以P计）,同时可回收进水中P负荷的64%.经验证与校正后的TUD数学模型模拟预测有着与试验结果近乎一致的效果.因此,数学模拟技术完全有可能取代中间试验过程而直接将小试结果放大至工程应用.     

西北冰洋海域表层沉积物中厌氧菌分布特征

用逐步稀释法在4℃和25℃培养条件下测定了西北冰洋海域24个表层沉积物样品中厌氧菌(Anaerobic bacteria,AAB) 的检出率和含量.同时,分析了这两项指标的水平分布（纬度间、经度间）差异,以及在不同水深的变化特征.结果表明,在4℃和25℃培养条件下厌氧菌检出率高达100%,AAB含量范围分别为9.00×102~2.40×107cell·g-1和2.90×104~2.40×107cell·g-1,平均含量分别为4.54×106cell·g-1和3.99×106cell·g-1.AAB含量存在水平分布差异,随着纬度升高,或经度自西向东,或水深的加大,AAB的含量均呈现逐渐降低的趋势.     

Modeling and simulation of biogas-fueled power system

The main objective of this paper is to develop a complete model that fully simulate a biogas-fueled power plant which can be used to supply a rural farm with sufficient electricity. The reactor is fed with animal manure of the farm. The proposed model consists of three main parts; a biogas reactor, a microturbine (MT) coupled to a permanent magnet synchronous generator, and a storage system. The model describes the dynamics of an MT and it is suitable for both steady state and transient simulation and analysis. The volume of biogas output delivered from the Anaerobic Digester depends on the reactor volume, reactor temperature, and animal manure type. The storage system is used to store the excess value of biogas if any. It is composed of two parts: a comparator and a storage tank. The comparator compares the volume of biogas produced by the reactor with that needed to supply the load. An adaptive controller is developed to withstand the system against any transient condition such as suddenly load increase/decrease. The proposed model is implemented for chemical and physical behaviors of the biogas production process, as well as for different variables of MT-generator operations. The model is implemented in Matlab/Simulink environment and tested under different operating conditions in both steady state and transient status to study the impacts of different variables on the system output. The output results prove its applicability and effectiveness under different operating conditions.     

餐厨垃圾厌氧干发酵处理产甲烷潜力及动力学研究

研究采用中温厌氧干发酵反应器,针对餐厨垃圾厌氧干发酵过程中p H,VFA,COD和产气量的变化,结合修正Gompertz方程分析厌氧干发酵产甲烷的动力学过程。在中温厌氧干发酵系统负荷和初始条件下,分析厌氧干发酵产甲烷过程变化,建立厌氧干发酵产甲烷模型,对其预测和试验验证及误差进行分析。结果表明,在中温厌氧干发酵过程中p H先下降后上升,VFA浓度先增加后减少,COD去除率保持在76.02%~90.28%之间;修正Gompertz动力学模型,可以较好地分析餐厨垃圾厌氧干发酵产甲烷过程(决定系数R~20.99),经拟合,具有较高的产甲烷能力,且与试验结果显著相关;在检验水平a=0.05条件下,其方差分析的P值为0.938,大于0.05的显著性,表明模型能较好地预测厌氧干发酵累积产甲烷量。     

“二级厌氧-微氧-好氧”组合工艺处理模拟碳纤维生产废水

对模拟碳纤维生产废水进行“厌氧-好氧”静态小试,根据COD的去除效果确定该碳纤维废水的可生化性。采用“二级厌氧-微氧-好氧”组合工艺进行动态中试,考察废水的处理效果及系统的抗冲击性能。试验结果表明：该工艺对碳纤维生产废水的处理效果较好;系统具有厌氧池出水pH增大的特点,且抗冲击能力较强;在厌氧池水温为28~38 ℃、好氧池水温不低于15 ℃、废水流量为100 L/h、进水COD为660 mg/L、进水ρ（氨氮）为4.9 mg/L的条件下,出水COD稳定在50 mg/L以下,ρ（氨氮）稳定在5 mg/L以下,能够满足GB 8978-1996《污水综合排放标准》的要求。     

UASB反应器反硝化处理工业废水

采用絮状污泥成功启动升流式厌氧污泥床(UASB)反应器处理含甲酸、苯胺、环已酮、NO3-等的工业废水。UASB反应器以低负荷启动,10天后逐渐提高进水COD,出水COD保持在710~770 mg/L,COD去除率为40%~60%;出水TOC保持在115~314 mg/L,TOC去除率由60.3%逐渐升高至87.2%,最终维持在81%左右;出水中ρ(NO3-)维持在134~176 mg/L,NO3-去除率为90%左右,系统稳定后NO3-去除率几乎为100%。在进水COD容积负荷不超过5.00 kg/(m3·d)的条件下,实际COD容积负荷稳定在2.00 kg/(m3·d)左右,实际TOC容积负荷稳定在1.00 kg/(m3·d)以上。当进水COD容积负荷不大于4.48 kg/(m3·d)时,COD去除率为55%~74%,TOC去除率为63%~87%,NO3-去除率大于95%。     

一组中温厌氧消化菌群高温启动过程中的菌群多样性变化研究

该研究利用37℃培养的中温厌氧消化菌群为菌源,直接提温至50℃驯化培养,获得连续处理高浓度糖蜜废水的厌氧消化产甲烷菌群,并考察高温驯化过程中菌群结构及多样性的变化特征.结果表明,中温厌氧消化菌群直接转入高温培养后,在高浓度有机废水连续进料的条件下,厌氧消化过程能够快速启动生成甲烷,并在22 d后形成稳定的高温厌氧消化产甲烷菌群,平均甲烷生成效率为162.3 m L CH_4/g COD.乙酸和丙酸是厌氧发酵液内的2类主要有机酸,产气稳定期间的质量浓度分别为25.3和145.3 mg·L~(-1).转入高温培养后,菌群结构产生巨大变化,细菌变异程度强于古菌,并逐渐稳定成为以代谢糖、多种有机酸的细菌和产甲烷古菌为主要优势菌群的高温厌氧消化菌群.克隆结果显示细菌菌群以Thermacetogenium和Acetomicrobium faecal为主要优势菌群,分别占细菌克隆文库的33.44%和20.99%;古菌菌群以Methanosaeta和Methanoculleus为主要优势菌群,占古菌克隆文库的56.40%和39.75%.转入高温培养后,产甲烷古菌的总生物量下降,含量约为7.6×106拷贝/g活性污泥.研究结果对阐明温度选择压力对厌氧消化菌群结构与功能影响,改进高温厌氧消化菌群富集方法具有重要意义.     

驯化对餐厨垃圾厌氧消化系统微生物群落结构的影响

为研究驯化对餐厨垃圾厌氧消化系统微生物群落结构的影响,在单相完全搅拌式(CSTR)反应器内,以农村户用沼气池污泥为接种污泥,进行了餐厨垃圾中温厌氧消化.反应器在3 g·L-1·d-1(以VS计)的负荷下成功启动,并连续45 d维持性能稳定,表明驯化成功.期间采用454焦磷酸测序技术分析了驯化前后系统内的微生物群落结构.结果表明,微生物群落结构与底物密切相关,驯化后细菌及古菌群落都发生明显变化.从细菌群落看,与复杂有机物降解相关的菌类显著下降(如梭菌纲(Clostridia)和(vadin HA17),而易降解碳水化合物发酵菌(如Petrimonas)和脂肪降解菌(如Erysipelotrichia)显著增加.这与餐厨垃圾易降解有机物含量高,且富含淀粉和脂肪相关.丰富的易降解有机物还使得反应器内总挥发性脂肪酸(VFA)浓度((2203±174)mg·L-1)远高于种泥水平((222.0±0.3)mg·L-1),这导致了产甲烷菌由乙酸型的甲烷鬃菌属(Methanosaeta,占85.01%)绝对主导转向氢营养型的甲烷螺菌属(Methanospirillum,占35.35%)、甲烷囊菌属(Methanoculleus,占9.89%)与之(46.97%)共同主导的局面.然而,驯化后Methanosaeta在非最优条件下依然保持主导地位,可见接种污泥的群落组成对厌氧消化系统群落结构的塑造也具有重大影响.     

膨润土对鸡粪序批式厌氧消化特性的影响

为考察外源添加物——膨润土对鸡粪厌氧消化特性的影响,在中温〔(35±1)℃〕条件下,采用L₈(23)正交试验设计,考察了膨润土添加量(w,以干基计,下同)、鸡粪VS(挥发性固体)添加量、厌氧消化污泥接种量对鸡粪厌氧消化过程中产气、pH、氨氮形态、EC(电导率)等的影响. 结果表明:添加1.5%和3.0%的膨润土均能显著提高鸡粪VS产CH₄量,并且在高鸡粪添加量情况下达到极显著水平(P<0.01);当膨润土添加量为3.0%、厌氧消化污泥接种量为20%时,VS累积产CH₄量达到301.92 mL/g,比对照组(160.76 mL/g)提高了87.80%;当鸡粪VS添加量相同时,添加1.5%和3.0%的膨润土均能极显著地降低消化料液的ρ(TAN)(TAN为总氨氮)(P<0.01),并且可以减少鸡粪厌氧消化过程中ρ(FAN)(FAN为游离氨)的剧烈变化;添加膨润土还能极显著地降低鸡粪厌氧消化料液的EC. 研究显示,添加膨润土有利于缓解鸡粪厌氧消化过程中氨氮抑制,提高系统稳定性,并可显著改善厌氧消化整体性能.