腐殖质对污泥厌氧消化的影响及其屏蔽方法

《巴黎气候协定》的签署意味着污水处理碳中和运行时代的来临,这就需要将剩余污泥尽可能最大程度地转化为可再生能源—甲烷(CH4).细胞破壁、木质纤维素破稳及腐殖质解抑制是提高污泥厌氧消化能源转化率的主要技术手段.相对于细胞与木质纤维素,腐殖质不仅结构更为复杂、自身难以生物降解,而且还会抑制其它有机物水解.虽然腐殖质亦有促进酸化、产氢/乙酸、产甲烷过程的微弱可能,但它对水解过程的抑制是肯定的、显著的、难以逆转的.因此,需要深入了解污泥中腐殖质来源、形成、结构及性质,综合分析它对污泥厌氧消化水解、酸化、产氢/乙酸、产甲烷阶段的各种影响,探讨消除腐殖质抑制水解过程的不同技术路径,重点描述外加金属离子对腐殖质的屏蔽作用.以期为提高污泥厌氧消化能源转化率制定可行的技术路线.     

表面活性剂强化超声波-离子液体预处理对水葫芦酶解的影响

为探讨表面活性剂对超声波-离子液体(US-IL)预处理木质纤维素的影响,本试验采用十二烷基硫酸钠(SDS)强化US-IL对水葫芦进行预处理,通过酶解、组成成分、表面形貌、结晶度以及化学结构的变化对预处理效果进行考察.结果显示,与未添加SDS相比,超声波-离子液体-十二烷基硫酸钠(US-IL-SDS)预处理能够有效降低纤维素的结晶度并去除木质素,酶解还原糖产量、纤维转化率及其脱木率分别提高72.23%、58.74%及21.01%.并且,SEM、XRD以及FTIR结果也表明SDS能够促进US-IL对水葫芦结构的破坏.因此,将SDS运用于辅助US-IL预处理木质纤维素具有一定可行性和良好的运用前景.     

水解酸化-反硝化-硝化组合工艺处理土霉素废水的效果

采用水解酸化 反硝化 硝化的组合工艺对土霉素废水进行实验室规模连续处理 ,水解酸化和反硝化均采用上向流污泥床 ,硝化采用2个使用不同填料的生物膜反应器 ,稳定运行 70d .当进水COD和NH₄⁺-N浓度分别为2200～3000mg/L和400～460mg/L时 ,该系统在总水力停留时间为56h的条件下 ,稳定实现80%以上的COD和TN去除率 .生物处理出水经48mg/L聚合硫酸铁(以铁计)处理后COD降至293mg/L,实现了废水的达标排放.     

浓度对高固体污泥热水解特性及流动性的影响

考察固体浓度为7%、9%和13%的高固体污泥的热水解特性,通过生化甲烷潜能(BMP)试验,考察热水解处理高固体污泥厌氧消化性能的变化,通过流变性试验,考察污泥浓度与流动性的关系.结果表明,随着热水解时间延长,污泥中有机物溶解率增大,30min后变化趋于平缓.水解效率受固体浓度影响,浓度7%污泥的有机物溶解率高于9%和13%的污泥.170℃热水解30min,7%的污泥SS、VSS和COD的溶解率分别为43%、47%和42%,VFA/SCOD为20.2%.热水解污泥厌氧消化性能提高,相比未经热水解处理的污泥,浓度7%、9%和13%的污泥在170℃热水解30min后产气量分别增加了44%、27%和9%,沼气产率分别增加了63%、74%和37%.固体浓度对污泥厌氧消化性能的影响显著,浓度9%的污泥产气中甲烷含量以及沼气产率均高于7%、13%的污泥.固体浓度9%时,污泥屈服应力增长缓慢,固体浓度大于9%时,污泥屈服应力增长快速,流动性急剧下降.     

淀粉酶促进剩余污泥热水解的研究

考察了微好氧条件下,外加淀粉酶对污水处理剩余污泥热水解的影响,以及水解过程中污泥上清液各成分的变化情况,并对酶水解过程的动力学进行了分析.结果表明,淀粉酶的加入对剩余污泥的热水解有促进作用.在最适温度50℃,酶投加量0.5g/L条件下,水解4h后,污泥中SCOD/TCOD达到30.98%,比未加酶时高7.68%.在淀粉酶催化作用和热水解的共同作用下,污泥固体溶解,大分子碳水化合物被水解成小分子糖类,固相蛋白质溶出,并进一步水解.污泥水解过程中,上清液糖、蛋白质浓度均呈现先增加后降低趋势.加酶后污泥上清液中糖、蛋白质浓度分别于4h、6h达到最大值271.43mg/L和1437.37mg/L.污泥水解反应前4h内,VSS溶解率和SCOD/TCOD增加迅速,符合一级反应动力学,4h后反应趋于平衡.4h时VSS溶解率达到22.01%.     

环嗪酮对生态环境影响评价研究

在实验室测定了环嗪酮有不同ｐＨ条件下的水解、不同土壤中的降解及其在直径为２ｃｍ长为３０ｃｍ的玻璃管中的淋溶移动情况,试验结果表明,环嗪酮在ｐＨ为５、７、９三种不同缓冲溶液中的水解半衰期分别为５１７９．３、２４１３．９、８６６．４天;在东北黑土、江苏黄棕壤、浙江黄壤与江西红壤四种不同土壤中的降解半衰期分别为４０．３、９．６、７７．１和１２０．３天;在上述四种土壤中的移动速率次序为东北黑土＜江苏黄棕＜浙江黄壤＜江西红壤。田间试验结果表明,环嗪酮在试验区土壤中的淋溶性能极高,施药后半月内即可淋溶到６０～１２０ｃｍ深的土层中,淋溶到６０ｃｍ以下土层中的量占环嗪酮总使用量的１４．７％,在试验区内外的观测井中也检测到它的残留。但其在土壤的消失速率也很快,施药２个月后,在试验区各土层与观测井中均已无残留检出,在试验区环境条件下,它的使用将不会导致对地下水的污染。     

微氧水解酸化处理石化废水的生物降解特性

本研究采用微氧水解酸化技术处理石化废水,以抑制硫酸盐的还原,减少硫化氢的产生.同时,通过与厌氧水解酸化的对比试验,研究了微氧水解酸化的生物降解特性.微氧反应器的ORP控制在(-290±71) mV,厌氧反应器的ORP为(-398±31) mV.反应器运行近7个月的结果表明,在进水COD为202~514 mg·L-1、硫酸根浓度为350~650 mg·L-1及HRT为12 h时,微氧水解酸化反应器COD的平均去除率为31.2%,高于厌氧水解酸化的26.4%.厌氧出水的VFA浓度((2.34±0.60) mmol·L-1)高于微氧出水((1.89±0.48) mmol·L-1).微氧出水的平均比紫外吸收值(UV254/DOC)为0.017,显著低于厌氧出水(0.025),表明微氧环境可以提高兼性水解酸化菌的生理代谢功能,强化难降解芳香有机物和含共轭双键大分子化合物的去除.微氧水解酸化出水的硫离子浓度((0.11±0.04) mg·L-1)显著低于厌氧出水((1.27±1.22) mg·L-1).454焦磷酸测序结果表明:微氧水解酸化菌群中,变形菌门、绿弯菌门和放线菌门菌群丰度(所占比例分别为39.7%、20.3%、1.9%)高于厌氧水解酸化菌群(分别为36.9%、17.5%、1.3%),对难降解大分子有机物的去除效果好;厌氧水解酸化菌群中拟杆菌门和酸杆菌门所占比例较大,酸化效果更好.在属的水平上,微氧水解酸化污泥中鉴定出的硫酸盐还原菌的种群多样性和丰度均低于厌氧污泥,这与其出水较低的硫离子浓度一致,表明微氧环境能够有效抑制硫酸盐还原菌的活性.上述研究结果表明,微氧水解酸化是一种很有前途的石化废水预处理技术.     

热水解预处理对制药菌渣厌氧消化产甲烷性能的影响

针对我国发酵类制药行业生产过程中产生的菌渣难处理问题,以制药菌渣为研究对象,将制药厂综合污泥为对照,采用热水解(thermal hydrolysis)预处理技术,研究高含固率制药菌渣在170 ℃,800 000 Pa和30 min水解条件下的处理效果,并进行生物化学产甲烷潜能实验,考察热水解预处理对制药菌渣厌氧消化效率的提高程度。结果表明,VB12菌渣、青霉素菌渣、综合污泥在预处理后,SCOD分别增加了80.00%、-28.57%、275%,TN分别增加了76.98%、-76.53%、93.68%,TP分别增加了101.10%、-81.97%、167.86%。VB12菌渣、青霉素菌渣、综合污泥在厌氧消化后,VS去除率为82.52%、63.76%、61.07%。累计产甲烷量分别提高了258.23%、740.63%、190.75%,可见热水解预处理提高产甲烷性能效果显著。与现有填埋、焚烧处理技术相比,厌氧消化能实现菌渣的资源化处置。为热水解与厌氧消化组合工艺处理制药菌渣在我国制药行业的工程应用提供参考。     

热水解高含固污泥的有机物分布及厌氧消化特性

以热水解后高含固污泥及其脱水后固、液分离产物为对象进行厌氧消化试验,通过生物化学甲烷势 (BMP)及脱水性能测定,研究其产气量、有机物分布、污泥脱水性能及生物质能转化特性,评估高含固污泥热水解-脱水-脱水液厌氧消化工艺的可行性.结果表明,经热水解预处理的高含固污泥进行厌氧消化后,其毛细吸收时间(CST)及脱水泥饼含水率由247.50.9 s和71.1%1.3%上升至568.01.6 s和80.7%1.0%,即厌氧消化会导致热水解后污泥脱水性能下降.污泥中74.0%的有机物在水热预处理之后被转移至液相,是厌氧消化所产沼气的主要来源.物质能量衡算结果表明,高含固污泥采用热水解-脱水-脱水液厌氧消化工艺可以有效地将消化装置容积大大减少;沼气燃烧所产能量实现该工艺能量自给自足.     

Enzyme-Mediated Reactions of Oligosaccharides and Polysaccharides

Two types of enzymatic reactions are given here as examples of synthetic problems encountered in industry. In the first case, commercially available -D-galactosidase from Escherichia coli was used as a catalyst to transfer galactose from -lactose to oligosaccharides. A preference for galactosyl transfer to the 3- or 4-position of the sugar moiety of the oligosaccharide was observed for the products. As expected, only the -anomer was produced. A wide variety of sugars, including disaccharides, trisaccharides, cellotetraose, and maltodextrins, has been shown to act as acceptors, yielding oligosaccharides. In the second example, -galactomannan that had been previously treated to contain cationic groups (cationic guar gum) was subjected to treatment with a series of inexpensive commercial enzymes such as lipases, protease, and cellulases. Some enzyme preparations showed significant changes in the viscosities of 1% cationic guar solution. For example, lipases from Aspergillus niger and Aspergillus saitoi and protease XIII from Rhizopus niveus produced a substantial viscosity reduction (0–20% of original viscosity). These examples demonstrate the utility of low-cost enzymes in manipulating polymer structures.