有机废水两相厌氧消化工艺相分离问题的探讨

本文通过对厌氧微生物代谢机理和有关实验结果的分析，对两相厌氧消化工艺中的分相同题进行了深入探讨，澄清了产酸相和产甲烷相的概念，讨论了相分离的可行性和途径，并解释了一些试验中出现的问题。     

单伴生共培养物中的丙酸盐氧化细菌

从厌氧消化器中富集和分离出含有一株新的厌氢氧化丙酸盐细菌ＬＹＰ的共培养物，ＬＹＰ的唯一伴生菌是能利用氢和甲酸的亨氏甲烷螺菌（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍｈｕｎｇａｔｅｉｉ）。该共培养物利用丙酸和少量的丁酸生成乙酸、ＣＯ２和甲烷。共培养物的生氏和产甲烷能力受乙酸或丁酸降解菌的促进。     

Dynamic Modeling of the Ratio Volatile Fatty Acids/Bicarbonate Alkalinity in a UASB Reactor for Potato Processing Wastewater Treatment

In this work, dynamic mathematical model for the prediction of the operational parameter volatile fatty acids/bicarbonate alkalinity (VFA/ALK) in a UASB reactor was developed. The dynamic modeling technique was applied successfully to a two-year data record from an industrial wastewater treatment plant of a potato processing industry. The technique used included regression analysis by residuals. Seventeen parameters were examined including the following: wastewater's flow rate, reactor's temperature and pH, total and soluble influent COD, wastewater's temperature and pH, total and soluble effluent COD, volatile fatty acids, alkalinity, biogas production rate and each parameter with a time lag of up to 10 days. Finally, after all parameters and all time lag trials the best fitted model was developed. The model's adequacy was checked by χ² test for a data record of the same UASB reactor but at a different time period and proved to be satisfactory. Additionally, the model's ability to predict and to control the plant's operation via VFA/ALK was examined. Through this model, in contrary to steady state models, various aspects of the process can be enlighten, such as the fact that the hydrolysis of starch requires at least a resident time of seven days.     

厌氧消化过程氨抑制研究进展

厌氧消化作为一种可获得能源的可持续生物处理技术,在实际工程中得到了广泛应用。在厌氧消化过程中,氨抑制被认为是影响其整体效能的重要因素。虽然氮是厌氧消化系统中微生物新陈代谢所必须的元素,但是厌氧消化体系中过高的氨氮往往会抑制微生物的正常生命活动,尤其是产甲烷菌。重点介绍了国内外厌氧消化氨抑制最新的机理研究,详细阐述了其主要的影响因素和消除措施,包括微生物驯化、p H值调节、温度控制及C/N比调节等,为厌氧消化技术工程应用的未来研究提供一定的借鉴和参考。     

初始pH值和物料配比对高温混料厌氧发酵进程的影响

为了研究高温条件下初始p H对厌氧发酵进程的影响,以猪粪、玉米秸秆为发酵原料,设置3种比例(干物质质量比30∶70、50∶50、70∶30)下6个水平(6.0、6.5、7.0、7.5、8.0的初始p H值以及一个不调控初始p H的处理作为对照)进行批次发酵试验.结果表明,初始p H值和物料配比都会显著影响厌氧发酵过程的启动时间和甲烷产量.当初始p H值为7.0时,VS降解率趋于稳定.COD去除率随着粪便含量的增加而逐渐降低.高温猪粪玉米秸秆混合发酵最佳挥发性脂肪酸(VFA)/碱度比值范围为0.05~0.3;猪粪可以作为一种缓冲材料,适量添加可增大消化系统的缓冲能力.通过建模优化,预测出当初始p H值为6.95、猪粪/玉米秆为70∶30时,可得到每克挥发性固体最大理论单位甲烷产量169.22 m L·g-1.     

以SRB颗粒污泥为载体的硫酸盐型厌氧氨氧化的启动研究

采用复合式厌氧折流板反应器(HABR),研究先驯化硫酸盐还原菌(SRB)颗粒污泥、再以之为载体进行硫酸盐型厌氧氨氧化的启动,通过NH_4~+-N、SO_4~(2-)、COD等指标的变化探讨启动的效能。在7pH8.5、温度为(32±1)℃的条件下,采用低负荷启动方式,以CH_3COONa为有机碳源,通过逐步缩短HRT提高进水负荷来驯化培养硫酸盐还原菌颗粒污泥。结果表明,SO_4~(2-)与COD去除效果逐步达到稳定,最高去除率分别为86.2%和68.8%,S0全程积累并趋于稳定,经过60 d的驯化,SRB颗粒污泥平均粒径达到3 mm,硫酸盐还原反应启动成功。之后以驯化成熟的SRB颗粒污泥为载体,保持COD为50 mg/L,通过提高进水中NH+4-N和SO2-4负荷的方式启动硫酸盐型厌氧氨氧化。结果表明,NH_4~+-N和SO_4~(2-)去除效果逐步上升并稳定在50%以上,最高分别达到52.5%与53.7%。硫酸盐型厌氧氨氧化成功启动。     

强化厌氧生物技术在印染废水处理中的应用

采用三级厌氧柱串联形成的递进式强化厌氧处理工艺协同Fenton氧化工艺处理某印染厂的印染废水(COD 1 418 mg/L、色度400倍)。三级厌氧柱的运行参数为:以陶粒为填料,进水p H为7.0,3个厌氧柱的HRT均为16 h,柱温(33±2)℃。厌氧柱2的强化条件为投加280 mg/L钙离子和30 mg/L PAM,厌氧柱3的强化条件为投加350 mg/L煤质活性炭。三级厌氧柱强化前后的COD去除率分别为70.38%和84.13%,色度去除率分别为50.00%和62.50%。Fenton氧化处理的最佳条件为H2O2投加量450 mg/L、Fe SO4投加量450 mg/L、反应p H 3.5、反应时间0.5 h。整个工艺的总COD去除率达96.12%、总色度去除率达78.75%,处理后出水的COD为55 mg/L、色度为85倍,满足GB 4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》中的直排标准。     

油酸钠对餐厨垃圾两相厌氧发酵中利用乙酸产甲烷过程的影响

为了研究餐厨垃圾油脂中含有的长链脂肪酸(主要是油酸)对两相厌氧发酵中利用乙酸产甲烷过程的影响,采用中温(35±1)℃批式发酵,以浓度为10 g·L~(-1)的餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷相出水为接种液,以乙酸为底物,考察了添加不同浓度油酸钠对累积甲烷产量、产甲烷古菌数量以及发酵过程中乙酸代谢和氢气分压的影响.结果表明:1产甲烷延滞期随油酸钠浓度增加而延长.2油酸钠浓度低于6.0 g·L~(-1)的处理组经过延滞期后乙酸代谢恢复正常,可以完全被转化为甲烷,且部分油酸钠也可被转化为甲烷;油酸钠浓度高于8.0 g·L~(-1)的处理组乙酸代谢受到严重抑制,只有少量甲烷生成;油酸钠生成中间代谢产物,且甲烷转化率为0.3油酸钠对厌氧发酵中产甲烷古菌有严重的抑制作用,产甲烷古菌数量大幅度减少是乙酸代谢过程受到抑制的主要原因.4油酸钠的添加量超过6.0 g·L~(-1)时,在发酵初期会引起产甲烷相中氢分压的升高,也证实了油酸钠对厌氧发酵的抑制作用.     

厌氧氨氧化工艺的启动及有机物浓度对其影响研究

鉴于反硝化菌与厌氧氨氧化菌具有相似的生理特性,采用CSTR反应器研究了以异养反硝化污泥启动厌氧氨氧化系统的可行性,并考察了其对高氨氮废水的处理潜能。反应器运行170 d后,试验结果表明,此方法可快速培育出具有厌氧氨氧化活性的污泥,NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别可达99.20%和99.69%。在此基础上考察了有机物浓度对厌氧氨氧化性能的影响,结果表明:低浓度(ρ(COD)≤150 mg/L)有机物可促进厌氧氨氧化活性,而高浓度(ρ(COD)≥200 mg/L)有机物抑制厌氧氨氧化进程,该系统最适ρ(COD)/ρ(NH_4~+-N)为2.14,此时NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别为99.41%和99.65%。     

厌氧消化结合双氧水溶胞处理剩余污泥试验研究

通过实验室装置将城市污水厂剩余污泥厌氧消化后进行双氧水溶胞脱水处理,分析组合工艺对污泥脱水性能的改善效果,并探索双氧水调理厌氧消化污泥的最佳反应条件,考察脱水滤液回流与剩余污泥共同厌氧消化对滤液的处理效果,并对组合工艺的产、耗能进行了分析。试验结果表明:厌氧消化污泥在双氧水调理下脱水性能显著改善,厌氧消化过程能减少双氧水用量;双氧水调理厌氧消化污泥的最佳反应条件为:双氧水投加量0.106 m L/g(以干污泥计),p H=3,调理时间60 min,调理温度为常温;污泥溶胞脱水滤液回流处理效果良好,且对污泥厌氧消化过程无明显不良影响;厌氧消化产能不仅能够维持自身反应,还有富余能量供出。