不同碳氮比对干法厌氧消化产沼气特性及细菌群落多样性的影响

为研究不同初始C/N值的混合物料对甘蔗叶干法厌氧消化过程中理化参数以及产沼气特性的影响及产气最佳的C/N值厌氧消化过程中细菌群落结构多样性,研究采用牛粪与甘蔗叶以及啤酒厂滤泥这3种有机固废物混合并加入自行研究设计的发酵罐里进行厌氧消化,并采用Nested-PCR（巢式PCR）技术扩增消化过程中细菌的16S rDNA V3区域,并通过DGGE方法分析初始C/N值为15.02厌氧消化过程细菌群落的多样性。实验结果表明,初始C/N值为15.02的混合物料产甲烷最佳,最高累计产气量为1 748.63 mL·kg-1,甲烷最高含量为59.26%,最高日产甲烷量为13.58 mL·kg-1;通过研究最佳C/N值为15.02的细菌多样性,可知在厌氧消化过程中细菌数量和群落结构丰富多样,样品间的细菌群落结构差异性相对较大,样品间存在与产沼气相关的共有的优势细菌。     

常温下沼气循环AnMBR处理丙酮和异丙醇混合废水

研究了沼气循环厌氧膜生物反应器（MCAnMBR）在常温下（24.4~31.5℃）处理丙酮、异丙酮混合废水的运行性能。结果表明,MCAnMBR在处理丙酮、异丙醇废水时能获得较好的效果,容积负荷提升快,有机物去除率高,气体产率高,并且运行十分稳定。工艺考察阶段,缩短HRT保持进水COD为37 000 mg·L-1,容积负荷为7.2~14.8 kg·（m3·d）-1（以COD计）,平均去除率为91.18%。稳定运行阶段,HRT=60 h,容积负荷为14.92 kg·（m3·d）-1（以COD计）,平均去除率为98.12%,气体产率为0.244~0.323 L·g-1（以COD计）。膜截留与沼气循环装置大大强化了MCAnMBR在高MLSS下的混合和传质效能,使其能在高容积负荷下稳定运行。     

类产碱假单胞菌JS45的硝基苯降解动力学

类产碱假单胞菌（Pseudomonas pseudoalcaligenes）JS45能以硝基苯作为唯一碳源、氮源和能源生长。在本研究中,设置了硝基苯起始浓度分别为50、100、150、200、250和300 mg·L-1。结果表明：菌株JS45虽然在降解高浓度硝基苯过程中出现迟滞现象,但仍可完全降解。盐度能抑制硝基苯的降解。JS45在温度30℃、pH 7.0~9.0时降解效果较好。硝基苯降解动力学符合修饰Gompertz模型,当硝基苯浓度升高时,模型参数迟滞时间（λ）逐渐增加,最大降解速率（Rm）先增大后减小;当硝基苯浓度为214.61 mg·L-1时,λ和Rm分别为57.0 mg·（L·h）-1和4.31 h。     

木糖高温厌氧发酵产氢的影响因素及两相产氢-产甲烷的能量转化效率

通过批次实验,考查了木糖高温（55℃）厌氧发酵中初始pH（5.0~10.0）和初始底物浓度（2.5~15 g·L-1）对产氢效率、液相产物以及木糖降解率的影响;并进行了两相产氢-产甲烷实验,对比单相产甲烷与两相产氢-产甲烷能量转化效率。结果表明：在初始pH=5.0或初始底物浓度为2.5 g·L-1时无氢气产生,最大产氢率1.31 mol H2·（mol木糖）-1在pH=7.0,底物浓度7.5 g·L-1时获得,同时木糖降解率和累积产氢量分别为97.48%和328.4 mL;其主要代谢副产物为丁酸和乙酸,属于丁酸型发酵。厌氧产氢后末端产物甲烷产率为274.9 mL CH4·（g COD）-1,两相系统能量转化效率达到63.98%,高于单相产甲烷系统的49.39%。     

电-Fenton法预处理糖蜜酒精废液厌氧发酵出水

糖蜜酒精废液厌氧发酵出水（以下简称厌氧发酵出水）有机物浓度高、色度大、可生化性差,是一种典型的难降解有机工业废水。为提高废水的可生化性,采用电Fenton工艺预处理糖蜜酒精废液厌氧发酵出水,研究了电Fenton反应中影响因子对废水COD去除速率和BOD5/COD（B/C）值的影响。结果表明,当初始pH调至3,电流密度0.6 mA·cm-2、H2O2（w/w,30%）投加量20 mL·L-1、极间距2 cm、反应90 min后,废水COD去除率达75%,B/C由0.113增大为0.479,废水可生化性得到显著改善。同时发现,分步投加H2O2效果优于反应初始时刻一次性投加,反应的前30 min内结束投加效果最好。为探索糖蜜酒精废液厌氧发酵出水的高效处理方法提供了有意的参考。     

活性污泥吸附联合发酵产酸资源化回收污水碳源

利用活性污泥源头吸附回收污水中的有机碳源,然后进行厌氧发酵产酸,可以改变污水碳源在传统工艺中的迁移与转化途径。研究结果表明,本工艺大大提高了有机碳源的利用率,降低了后续水解释碳成本。在30 min内,活性污泥对污水COD、氨氮和总磷的吸附去除率分别达到69%、57%和58.2%。热碱水解（t=90℃,pH=11）能够实现吸附碳源污泥（富碳污泥）中有机物的快速释放,水解污泥上清液中COD、溶解性蛋白质和溶解性多糖含量分别达到8 173.8、1 508.8和1 936.0 mg·L-1。将获得的有机物进行厌氧发酵产酸,挥发性有机酸总量达到6 025.4 mg·L-1,与普通活性污泥相比,提高了27.7%;但是有机酸的组成和发酵所需时间变化不大。本研究结果为污水处理厂节能降耗以及污泥资源化处理处置提供参考。     

纤维素乙醇糟液对稻秸猪粪厌氧发酵的促进机制

纤维乙醇生产会伴随产出大量酸性糟液。利用厌氧技术处理糟液存在C/N低、pH值低等难题,采用糟液与秸秆、猪粪混合后厌氧发酵是一种有效的糟液处理途径。秸秆添加糟液后,TS比例为3%,6%和9%时各组产气量分别为627.8、585.6和443.9 mL·g-1 TS,大幅度高于不添加糟液的秸秆对照组产气量292.5 mL·g-1 TS,且嗜氢产甲烷途径增强,甲烷体积分数从低于60%增至70%以上。猪粪添加糟液在较低TS浓度3%时产气量最高676.7 mL·g-1 TS,秸秆和猪粪按TS 1：1的比例混合时添加糟液的产气效果最佳。秸秆添加糟液的最大VFAs比秸秆对照高2.8~4.7倍,产气延迟增加,从混合型发酵变为典型的丁酸型发酵;猪粪添加糟液后VFAs浓度相对较低,产气启动快,从混合型发酵转变为典型的丙酸型发酵,说明糟液在不同碳源条件下,有着不同的代谢促进途径。糟液与农业废弃物混合厌氧发酵,是一种高效的共发酵体系。糟液在刺激促进秸秆、猪粪产气提升和解除抑制风险的同时,自身也得到高效降解利用。     

生物法去除厌氧发酵所产沼气中的H2S

对厌氧发酵所产沼气中的硫化氢（H2S）生物法去除进行了实验研究。结果表明,喷淋液流量、进气H2S浓度、反应温度、进气流量和溶解氧5个因素的较优值分别为40 mL·min-1、3 000 mg·L-1、31℃、120 mL·min-1和0.5 mg·L-1。当反应温度为31℃、溶解氧浓度为0.5 mg·L-1时,通过正交实验确定的因素主次顺序分别是进气流量、喷淋液流量、进气H2S浓度,相应的最佳水平值分别为60 mL·min-1、60 mL·min-1和1 500 mg·L-1。在最优工艺条件下,该生物系统的H2S去除率稳定,可达100%。     

微量元素Fe、Ni对污泥厌氧消化优化调理

当今社会消耗了大量的化石能源,使得环境和能源问题十分突出。污泥厌氧消化产沼气是解决能源问题一种具有潜力的方法。然而,传统污泥厌氧消化存在效率低以及污泥停留时间长等问题,严重地阻碍了其优势的发挥。探究了添加不同浓度微量元素Fe和Ni对污泥厌氧消化产气和有机物去除的影响。结果表明,当FeCl2投加量小于400 mg·L-1时均能促进产气,FeCl2投加量为25 mg·L-1时,产气率取得最大值414.6 mL·g-1（VSadded）,比对照组高28 mL·g-1（VSadded）。当NiCl2投加量小于5 mg·L-1时均能促进产气,在NiCl2投加量为5 mg·L-1时,产气率取得最大值389.5 mL·g-1（VSadded）。在最佳投加浓度下,添加Fe对产气的促进效果比添加Ni对产气的促进效果好。对有机物去除而言,当FeCl2投加浓度为25 mg·L-1时,有机物去除率轻微提升,而后随着FeCl2添加量的增加整体呈下降趋势,FeCl2最佳投加浓度为25 mg·L-1。有机物去除率随着NiCl2添加量的增加整体呈下降趋势。在水解产酸实验中,最优FeCl2投加条件下（25 mg·L-1）能使污泥溶解态化学需氧量和挥发性脂肪酸浓度分别提高15.3%和39.2%,为后续的产气提供了更好的基质条件。     

连续式两相厌氧消化的产气潜能

为了考察连续式两相厌氧消化过程及产酸相、产甲烷相最佳水力停留时间和产气潜能,并与序批式单相厌氧消化实验比较,采用生活垃圾、粪便、餐厨垃圾、污泥混合物料为消化原料,进行中温连续式两相厌氧消化和序批式单相厌氧消化实验。结果表明,单相厌氧消化产气潜能为242 m3·t-1 TS,两相厌氧消化产气潜能达到380 m3·t-1 TS以上,提高了57.6%。两相厌氧消化最佳水力停留时间为14 d,比单相厌氧消化的水力停留时间缩短了一半,并且连续式两相厌氧消化过程比单相厌氧消化具有更高的运行稳定性。