污泥预处理强化厌氧水解与产甲烷实验研究

污泥传统厌氧消化因水解瓶颈而导致有机物转化甲烷产率低下.选择适当工况对污泥实施预处理可同时实现对污泥中木质纤维素破稳和污泥微生物细胞破壁,从而释放出较多溶解性COD(SCOD),使有机物水解变得容易进行,最终导致甲烷产率大幅提高.本研究通过热水解(T=150℃,t=30 min)、超声波(P =500 W,t=2 h)、碱解(pH =13,t=2h)和酸解(pH =2,t=2 h)等4种预处理方式对原污泥实施最优工况预处理,分别获得了50.9％、39.1％、31.0％和22.4％的COD溶出率.对预处理后污泥进行传统条件下(SRT =20 d)厌氧消化,分别获得了53.6％、40％、26.8％和24％的甲烷产率(mL/g VSS)增量.同时,预处理后污泥中木质纤维素类物质降解率亦大大增加.缩短SRT(10 d)会导致传统厌氧消化甲烷产率急剧减少,但是,污泥预处理却非常有利于甲烷产率的提高,因此可通过外在预处理方式来逾越内在厌氧水解的瓶颈.     

碱液预处理玉米秸秆的条件优化及添加剂的选择

利用稀NaOH溶液预处理玉米秸秆,以去除木质素,减少半纤维素、纤维素的损失为目的,采用响应曲面法对预处理条件进行优化,得到的最佳预处理条件为:NaOH溶液浓度0.77%(w/w),预处理时间16 h,温度45.6℃。并且,进一步研究了不同添加剂(聚乙二醇、吐温-80和尿素)与NaOH溶液协同作用下秸秆中木质素的去除效果,结果表明尿素与NaOH的混合溶液对木质素去除效果最显著。秸秆在45.6℃,0.77%NaOH和0.2%尿素混合溶液中浸泡16 h后,纤维素回收率为86.33%,半纤维素回收率为69.89%,木质素去除率为64.93%;与原秸秆相比,纤维素含量提高了31.70%,半纤维素含量提高了6.62%,木质素含量减少了46.48%。     

污泥厌氧消化预处理技术综述

全球环境问题已成为国际社会关注的焦点,围绕全球气候变化,降低温室气体排放,寻求再生能源,节能减排已成为目前国际科技发展的方向。通过"十一五"污水处理厂的建设,每年污泥产量已接近3000万吨(含水率80%脱水污泥计)以上,且以每年10%的速度递增。其处理与处置是制约社会经济发展的重要问题。但是,城市污泥蕴含有大量生物质能,通过借鉴国外先进技术与经验,开发城市污泥生物质能提取和利用技术,对我国节能减排具有重要战略意义。由于细胞壁的存在,使得污泥水解成为限制厌氧消化效率的重要瓶颈,而污泥强化预处理可有效提高污泥细胞壁的破坏,溶出胞内有机物,最大化回收剩余污泥中的有机能源。目前,预处理技术较多,如超声波预处理、热处理、微波预处理、碱解处理、臭氧预处理等,本文从物理、化学等角度分析了不同预处理对厌氧消化技术的影响。     

水稻与棉花秸秆不同预处理厌氧发酵产沼气

以猪粪为接种物,以棉花秸秆和水稻秸秆为发酵原料,分别对秸秆进行稀碱法预处理和稀碱法与超声波联合预处理,在发酵温度为(37±1)℃的条件下进行厌氧发酵产沼气的研究。结果表明,以联合预处理的秸秆为发酵原料,厌氧发酵的各项指标均比以稀碱预处理秸秆发酵的效果好,其中累积产气量和沼气中甲烷含量分别提高35.23%和2.4%,发酵后TS、VS含量相对减少2.6%～10.94%,发酵液代谢产物中的有机酸丙酮酸、乙酸和柠檬酸含量相对减少23.9%～25.9%、20.24%～24.53%和41.08%～45.91%。     

稀硫酸预处理对稻草厌氧消化的影响

以稻草为对象,研究了热稀硫酸预处理后对厌氧消化过程中的COD、pH、挥发性脂肪酸(VFA)、产气量及产气速率的影响。结果表明,以1.0%、1.5%和2.0%稀硫酸溶液预处理后,稻草厌氧消化系统总产气量分别提高了34%、125%和66%,甲烷产量分别提高了61.5%、215.1%和113.9%,挥发性固体(VS)去除率分别提高了15.5%、22.4%和17.6%,COD去除率分别提高了47.1%、57.4%和53.9%。浓度1.5%稀硫酸预处理对稻草厌氧消化效果最佳。     

热水解超声组合预处理对污泥厌氧消化产气潜力的影响研究

针对城市污泥厌氧消化由于融胞困难所导致的消解速率低、产气量低等问题,采用热水解与超声组合的方法对污泥进行预处理,考察经预处理后污泥融胞效率的变化及对厌氧消化产气潜力的影响.结果显示,热水解与超声波组合工艺对污泥的破胞作用明显,在30 min热水解与0.53 W/mL超声声能密度组合工艺反应60 min条件下,相对于处理前污泥,预处理后污泥溶解性COD(SCOD)溶出率可提高41.6％,蛋白质增加值达282.7 mg/L,污泥厌氧消化的产气潜力显著增加;30 min热水解分别与0.53、0.33 W/mL超声声能密度组合工艺对污泥破胞效率的差异不大;随着超声时间的延长,在组合预处理工艺前20 min内SCOD的溶出速率较慢,20260 min时溶出速率逐渐提高.试验结果可为城市污泥厌氧消化预处理工艺的选择提供一定的理论依据.     

微电解预处理靛蓝牛仔布印染废水

靛蓝牛仔布印染废水组分复杂,浓度高、水量大,属于难处理的工业废水,为了有效降低后续生物处理单元的负荷,采用铁炭微电解工艺对该废水进行预处理;通过正交实验考察pH、反应时间及铁炭比处理效果的影响规律及COD去除反应动力学,并对各因素作了单因素影响实验,确定了最佳工艺条件.结果表明,铁炭微电解法是预处理靛蓝牛仔布印染废水的一种有效方法,在Fe/C为2:1、pH为3的条件下反应90 min,铁炭微电解出水COD的去除率在49.2％,色度去除率达到80％,该印染废水经微电解处理后,BOD5/COD比值可从原来的0.248上升至0.436,可生化性明显提高.此外,微电解预处理靛蓝牛仔布印染废水中COD的去除反应符合二级反应动力学规律.     

餐厨垃圾混菌发酵制备燃料乙醇

以校园餐厨垃圾为原料,利用根霉和枯草芽胞杆菌进行糖化预处理,再接种啤酒酵母发酵产乙醇。通过单因素实验,以乙醇产量为响应值,对发酵条件进行优化。实验结果表明:乙醇产量最佳的发酵条件为:当底料含水率为22.79%,啤酒酵母接种量为15%,30℃培养条件下,经过5 d发酵,乙醇产量最高可达到6.67%。选用餐厨垃圾丰富了燃料乙醇的取材途径,实现了原材料的多元化,采用微生物预降解原材料为实现高产乙醇奠定了基础。     

不同来源高浓度有机废水的集中处理

按照水质情况,将多种来源于不同工业生产过程中的高浓度有机废水划分为高悬浮固体乳化液废水、难生化高浓度有机废水、高悬浮固体不含油有机废水、含铬有机废水和杂质含量较少的乳化液废水5类,分别采用酸化破乳/Fen-ton氧化/混凝/絮凝、Fenton氧化/混凝/絮凝、混凝/絮凝、还原/混凝/絮凝、震动膜过滤技术作为生化预处理技术,并通过小试和中试验证了各技术的效果。实验结果表明,按照上述分类结果,采用不同预处理技术可以得到良好的效果,废水水质明显改善,满足继续生化处理的基本条件。各预处理生产装置处理效果稳定,同时生化系统已经稳定运行120天以上,COD去除率超过90%,出水经过低剂量的Fenton试剂处理后可达到《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343-2012)。     

超声前处理强化活性炭吸附活性艳红X-3B染料废水

探究了超声前处理活性艳红X-3B染料废水强化活性炭吸附降解性能及不同超声参数的影响规律,包括超声功率和超声时间。研究结果表明,超声前处理活性艳红X-3B染料废水可通过空化效应使有机大分子裂解为小分子易于被活性炭吸附,同时可强化其到活性炭微孔中传输,提高了活性炭吸附降解性能,最佳超声功率为320 W。浓度越高,所需超声时间越长,当超声达到一定时间后,继续超声不会影响染料分子的吸附。超声前处理虽然不会改变吸附平衡时间,但可有效增加活性炭处理活性艳红X-3B染料废水的饱和吸附量。