果蔬废弃物两相厌氧消化特征研究

厌氧消化在处理果蔬废弃物具有较高的处理效率,同时可获得甲烷等能源气体,具有很大的技术优势和广阔的应用前景。本文通过研究两相厌氧系统启动及试运行,深入分析了该系统处理果蔬废弃物的消化特征。酸化初期,苹果和白菜两种底物在酸化过程中均降解迅速。约10d即可分解70％80％的还原糖;当系统运行40d后,pH稳定在7．5左右,反应器已形成较好的缓冲体系：氧化还原电位稳定于-460--540mV之间。适宜产甲烷阶段的进行。挥发性脂肪酸的分析表明,果蔬废弃物置于循环反应体系中。仍有一段时间的酸化过程。该过程中丁酸由2000mg／L增加至2600mg／L,戊酸由600mg／L增加至1300mg／L。乙酸含量基本稳定在1000mg／L左右,丙酸含量略有提高,由450mg／L增加至600mg／L。此阶段发酵类型为丁酸型发酵．各挥发酸所占比例由高到低依次为丁酸、戊酸、乙酸和丙酸,所占比例分别为45％、23％、20％和10％。     

两相厌氧消化工艺的研究进展及其应用

两相厌氧消化工艺因产酸相和产甲烷相的分离而具有一系列的特点和优势。针对该工艺的理论依据和运行机理进行了阐述，讨论了两相厌氧消化工艺的相分离以及相分离的实现对整个工艺的影响，着重剖析了两相厌氧消化工艺的影响因素，并对该工艺的应用范围及存在的问题进行了论述，说明了工艺的先进性和可行性。     

高含固污泥厌氧消化中蛋白质转化规律

采用剩余污泥在含固率(total solid,TS)为12%条件下进行中温(37℃)厌氧消化,通过分析厌氧消化前后污泥蛋白质组分的变化情况,研究了高含固污泥厌氧消化中蛋白质的转化规律,探讨了高含固条件下污泥蛋白质转化效率较低的原因.结果表明,经过45 d的厌氧消化处理,污泥蛋白质的转化率为34.26%.污泥蛋白质转化效率较低的原因主要表现在:(1)高含固条件下污泥的传质较差;同时,污泥蛋白质经水解过程形成大量的氨氮,反应结束后污泥总氨氮(total ammonia nitrogen,TAN)质量浓度达到1 201 mg·L~(-1),导致对厌氧消化过程,尤其对蛋白质的分解表现出一定的抑制作用;(2)三维荧光光谱(three-dimensional fluorescence spectroscopy,3D-EEM)分析表明,部分蛋白质向腐殖质类、富里酸类物质转化,从而更难分解;(3)通过二维电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE)-质谱(mass spectrometry,MS)分析发现,厌氧消化后污泥蛋白质的相对分子质量和等电点(isoelectric point,p I)降低;最终,污泥中残留的大部分蛋白质来源于微生物体内.由于微生物代谢能力随着厌氧消化过程的进行而减弱,难以继续利用这些蛋白质,或消化体系中不具备分解这些蛋白质的酶,从而限制了污泥中蛋白质的分解效率.     

超声波预处理提高污泥好氧消化性能研究

为评价超声波预处理对提高污泥生物消化的作用,采用超声波预处理与好氧消化衔接,测试了污泥消化的溶解性有机物(SCOD)、TSS及蛋白酶变化过程.结果表明,污泥超声波预处理效果较好的能量密度与时间分别为12 kW/L和10 min,此时有机物释放与能量输入之比较优;在此条件下,经预处理后的污泥好氧消化性能明显比未处理的高.消化时间为10.5 d时,经超声波预处理的污泥TSS减量42.7%,而未处理的污泥仅减量20.9%.经超声波预处理后,污泥中的蛋白酶活性明显提高;同时,超声波预处理释放出较多的可溶性物质.因此,增加的可溶性物质与蛋白酶活性使得污泥迅速降解,提高了污泥好氧消化效率,缩短了污泥好氧消化时间.     

超声波对污泥破解及改善其厌氧消化效果的研究

利用槽式超声波发生器对城市污水处理厂剩余污泥进行处理,研究超声波对污泥的破解效果以及破解后污泥消化产气能力的改善情况,分别比较超声波发生方式、处理时间、功率和声能密度等因素对污泥破解及厌氧消化等特性的影响.结果表明,经过超声波处理后的污泥在厌氧反应初期.其产气速率增长较为明显.同时,单频超声波处理后污泥的厌氧产气累积增量高于双频超声波,为40.93%.而双频超声波处理后污泥的SCOD溶出量大,比单频高23.5%.     

厌氧反应器系统动力学模型构建方法学研究

以系统动力学的基本概念、方法为基础提出了存在于变量之间的3种基本关系模式,并在此基础上提出针对复杂系统的分块建模理论.将以葡萄糖为进水基质的厌氧反应器划分为3个子系统.确定了该系统的系统结构图,在此基础上构建厌氧消化系统的SD模型.根据分块建模的优势及特点,对模型中的3个子系统采用不同的计算方式,通过对比模拟结果表明,SD模型静态模拟结果与实验数据、传统结构模型模拟结果之间的误差<10%,动态模拟结果与实际趋势一致,说明SD模型的模拟结果是可信的.根据其特性,对取消物化子系统的简化模犁的模拟结果进行分析,表明根据不同的研究目的,选择合适的模型结构是必要的,采用系统动力学的分块建模方法有利于模型的简化与升级、减少计算量、提高模型的计算速度.     

利用铁改性方解石作为活性覆盖材料控制水体内源磷的释放

虽然利用方解石作为一种活性覆盖材料控制水体内源磷释放具有较好的应用前景,但是其控制底泥中磷释放的效率仍然有待进一步提高.鉴于此,本文采用铁盐对方解石进行改性试图制备一种除磷性能更好的底泥活性覆盖材料——铁改性方解石,进而通过批量实验考察了铁改性方解石对水中磷酸盐的去除性能,以及通过底泥培养实验考察了铁改性方解石活性覆盖控制水体内源磷释放的效率.结果发现,采用铁对方解石进行改性,可以显著提高材料对水中磷酸盐的去除能力.铁改性方解石投加量的增加,有利于水中磷酸盐的去除.增加初始磷浓度,铁改性方解石对水中磷酸盐的单位去除量随之增加,最大的单位磷去除量可以达到3.09 mg·g^-1.铁改性方解石覆盖可以有效地控制底泥中磷的释放,导致上覆水体中溶解态活性磷(SRP)浓度处于很低的水平.此外,铁改性方解石覆盖还可以促使底泥中少量的氧化还原敏感态磷(BD-P)和金属氧化结合态磷(NaOH-rP)向残渣态磷(Res-P)转变,使得底泥中磷的稳定性略微增强.固定到铁改性方解石覆盖层中的磷大多数(90.8%)以较为稳定和非常稳定的形态存在,且大部分磷以非生物可利用性磷形式存在,很难被...     

氢氧化镁对水体内源磷释放的控制作用

本研究首先通过批量实验考察了氢氧化镁对水中磷酸盐的吸附性能,再通过底泥模拟释放实验考察了氢氧化镁覆盖和添加控制底泥中磷向上覆水体释放的效果及机制.结果表明,氢氧化镁对水中磷酸盐具有良好的吸附能力,其投加量的增加有利于水中磷酸盐被其所吸附去除,与Langmuir模型相比,其对水中磷酸盐的等温吸附行为更适合采用Freundlich和Dubinin-Radushkevitch(D-R)模型加以描述.氢氧化镁覆盖可以有效地控制底泥中磷向上覆水体的释放,使得上覆水中SRP浓度处于较低的水平,即使覆盖层的结构完整性受到扰动破坏而导致覆盖材料与表层底泥的混合,氢氧化镁仍然可以有效地控制底泥中磷向上覆水体的释放.氢氧化镁覆盖和添加均可以有效地降低最上层(0～10 mm)底泥间隙水中SRP的浓度,这对于其覆盖和添加有效控制底泥中磷向上覆水体的释放是至关重要的.人工合成的氢氧化镁对水中磷酸盐的吸附性能优于商业购买的氢氧化镁,前者控制水体内源磷向上覆水体释放的效果也优于后者.以上结果显示,氢氧化镁是一种有希望用于控制水体底泥内源磷释放的活性覆盖和改良材料.     

死菌DNA对厌氧消化污泥中抗生素抗性基因及微生物群落分析的干扰

为评估死菌DNA对厌氧消化污泥抗生素抗性基因(ARGs)和微生物群落分析的潜在干扰,本研究对3种不同类型厌氧消化污泥进行叠氮溴化丙锭(PMA)处理,比较在PMA屏蔽死菌DNA PCR扩增情况下污泥ARGs和微生物群落分析结果与未经PMA处理情况下的差异.结果表明,经PMA处理后,剩余污泥自厌氧消化样品和高含固厌氧消化污泥样品中的ARGs丰度分别下降了41%～86%和74%～98%;污泥水解液厌氧消化15 d后的污泥样品中ARGs下降幅度相对较小,但降幅最高也达到34%.PMA处理对3个来源不同的厌氧消化污泥微生物群落组成分析结果呈现不同程度的影响,对高含固厌氧消化污泥的微生物群落结构分析影响最为显著.在经PMA处理与未经PMA处理两种情况下,厌氧消化污泥ARGs与微生物群落组成相关性分析的结果也截然不同.研究证明了死菌DNA对厌氧消化污泥ARGs和微生物群落分析的潜在干扰,采用PMA预处理能够更准确地反映厌氧消化污泥中的微生物群落及菌体携带ARGs的特征.     

亚硫酸盐、硫化物对厌氧消化的影响

通过人工模拟试验和用两相厌氧工艺处理造纸废水试验,探讨不同浓度SO_3~(2-)和S~(2-)对厌氧消化的影响.结果表明,当[S0_3~(2-)]<0.254g/L时对厌氧消化无明显影响,当[SO_3~(2-)]>0.508g/L时出现抑制现象.而硫化物在不超过0.0656g/L时对厌氧消化无影响,超过0.164g/L时出现明显的抑制现象,一般可通过污泥驯化提高微生物对硫化物的耐毒性.