牛粪和厨余垃圾联合厌氧消化试验

在37℃条件下对不同比例的牛粪和厨余垃圾进行为期50d的联合厌氧消化试验.结果表明:(1)牛粪与厨余垃圾质量比2/1和1/2联合厌氧消化的实际产气潜能为0.66和0.71L·g-1(以挥发性固体VS质量计),比加权计算值分别提高50%和29%;(2)4种比例物料的甲烷平均浓度约为50%～55%,其生物能范围为18.92～20.81MJ·m-3;(3)在联合厌氧消化过程中,牛粪和厨余垃圾质量比1/2物料的产气效率最高,反应前10d的产气量占总产气量的55.4%,前20d产气量占总产气量的92.2%;(4)纯牛粪、牛粪和厨余垃圾质量比2/1、牛粪和厨余垃圾质量比1/2及纯厨余垃圾4种比例物料厌氧消化的最终生物降解率分别为46.99%、53.31%、70.12%和66.25%.     

厨余发酵液与乙酸钠、葡萄糖脱氮性能的比较

通过与乙酸钠、葡萄糖对比,利用批式实验方法对厨余发酵液作为反硝化碳源的脱氮性能进行了研究.在不同COD/N条件下,对3种碳源的反硝化NOx--N去除率进行了比较,研究发现,当COD/N =6.5时,厨余发酵液可以满足反硝化对电子供体的要求,其反硝化潜能PD=0.146 g NOx--N /g COD.然后,在COD/N =5.0条件下,利用动力学方程对反硝化过程进行分段模拟,发现厨余发酵液组在Ss降解阶段的比反硝化速率为7.44 mg NOx--N/(g VSS·h),其整个反硝化阶段的比反硝化速率是乙酸钠组的0.77倍,是葡萄糖组的2.1倍,结果表明,厨余发酵液可以作为快速降解碳源用于反硝化脱氮.     

微波联合酸预处理对厨余垃圾酶水解糖化的影响

酶水解糖化是厨余垃圾制造燃料乙醇的关键步骤,对厨余垃圾进行预处理以促进糖化过程,具有重要意义.以学生食堂厨余垃圾为原料,以常规、微波为加热手段,比较不同预处理方式对厨余垃圾酶水解的影响.结果表明,微波加热结合酸性溶剂的预处理方式最有利于厨余垃圾酶水解糖化.考察微波联合酸预处理的影响因素,得到最佳的预处理条件为:溶剂为H2SO4、溶剂浓度3％、微波功率80 W,预处理时间40 min,固液比1∶8,该条件预处理后,与未经预处理的厨余垃圾酶水解糖产量相比,提高46.1％.     

三菌复合发酵提高厨余真蛋白含量的研究

为改善厨余发酵的品质,增加发酵后产品蛋白含量。采用三菌复合对厨余进行发酵,探讨了三菌复合的比例、接种量、发酵时间、初始pH值对发酵效果的影响,采用L9(34)正交实验对发酵条件进行优化,并对实验菌Lc和Ydy进行16S rRNA及18S rRNA分子鉴定。结果表明,最佳发酵条件为:菌剂配比(Lc∶Ydy∶S1)为3∶2∶1,接种量为0.15%,初始pH值为5.0,发酵时间为48 h。扩大实验结果表明,在最优发酵条件下,厨余经发酵后品质得到改善,真蛋白含量由发酵前的15.42%上升到发酵后的22.47%,增加率为45.80%;发酵后大肠菌群下降到30 cfu/g以下;乳酸菌及酵母菌数量分别为1.5×109 cfu/g和6.6×108 cfu/g。分子测序及鉴定结果表明,Lc为乳酸乳球菌,Ydy为热带假丝酵母菌。     

电刺激对厨余垃圾厌氧发酵产脂肪酸的影响

电发酵是在厌氧发酵的基础上向反应体系增加微电压(一般<1.0 V)以提供电刺激,从而优化传厌氧发酵的方法。每年大量产生的厨余垃圾是有机固体废弃物减量化的瓶颈,更是实现“无废城市”和“碳达峰、碳中和”目标的梗阻。通过对比传统厌氧发酵和电发酵处理厨余垃圾产脂肪酸的能力,探究电刺激对此过程的促进作用。结果表明：增加电刺激后,C₂—C₆多种脂肪酸产量均有不同程度提升,正丁酸甚至由0.38 g/L提升至7.69 g/L,为传统厌氧发酵的20倍;作为最短的中链脂肪酸,正己酸仅在增加电刺激后生成;脂肪酸组分结构有所优化,C₄超越C₂成为主要产物,C₄和C₆在电发酵中的最大占比分别为73%和5%。反应进程大幅加快,脂肪酸提前9 d达到总浓度峰值;电发酵体系的pH下降速度快于传统厌氧发酵,顶空气体中二氧化碳和甲烷等副产物气体的含量也有所下降,其碳回收率远高于传统厌氧发酵。     

添加剂对厨余垃圾堆肥氮素转化与氮素损失的影响

采用静态好氧工艺,就不同添加剂对厨余垃圾堆肥氨挥发与氮素损失影响方面进行比较试验。试验设4个处理:A0,对照;A1,添加30 mL.kg-1(以干基计,下同)高温保氮菌剂;A2,添加1 mol.kg-1化学保氮剂;A3,同时添加30 mL.kg-1高温保氮菌剂和1 mol.kg-1化学保氮剂。堆肥结束时,与对照相比,A1、A2和A3处理堆肥全氮含量分别提高8.4%、38.4%和43.1%,有机氮含量分别提高9.9%、64.3%和68.8%,氨氮含量分别降低11.3%、86.5%和86.5%,厨余氨氮释放率分别降低13.4%、84.0%和86.5%,堆肥氮损失率分别下降17.5%、61.5%和67.2%。加入添加剂均可减少厨余垃圾堆肥氨挥发,降低堆肥氮损失。单独添加时,化学保氮剂较高温保氮菌剂作用大;但就3种处理比较而言,菌剂与化学药剂联合添加效果最好。     

不同发酵方式对污泥厌氧发酵性能的影响及其发酵液利用

为了研究不同发酵方式对剩余污泥厌氧发酵性能影响及微生物对其发酵液的利用情况,将剩余污泥分别在Ca（OH）₂（pH=10±0.2）,Ca（OH）₂+NaCl（pH=10±0.2）,游离亚硝酸盐（FNA） （pH=5.5±0.2）,单过硫酸氢钾复合盐（PMS）,十二烷基苯磺酸钠（SDBS）及自然条件下进行发酵,发酵后期将发酵液用于生物脱氮研究,分别对发酵系统内的剩余污泥溶液化（SCOD）、溶解性蛋白质、溶解性多糖、可挥发性短链脂肪酸（SCFAs）和关键酶（水解酶和辅酶420）、NO₃^--N等指标进行分析.结果表明,6个发酵系统中,剩余污泥的水解酸化性能及发酵液利用具有显著的差别,其中Ca（OH）₂+NaCl 发酵系统中SCOD、SCFAs、水解酶、污泥减量效果等最佳,Ca（OH）₂发酵系统次之,自然条件发酵系统最弱.同时发现,FNA发酵系统中蛋白质和多糖含量较高,但是由于水解酶活性较低,F420活性最高,导致较低的SCFAs积累量.发酵液作为碳源进行生物脱氮试验研究表明,以Ca（OH）₂及Ca（OH）₂+NaCl发酵系统中的发酵液作为碳源具有良好的脱氮效果,与乙酸钠做为碳源效果相似,同时出现NO₂^--N积累现象,但是FNA, PMS, SDBS发酵系统的发酵液由于存在大量的消毒剂等化学物质导致生物利用性较差.     

剩余活性污泥和厨余垃圾的混合中温厌氧消化

研究了混合比例和水力停留时间对剩余活性污泥和厨余垃圾混合中温厌氧消化过程的影响,混合进料按照TS之比分别采用75%∶25%、50%∶50%和25%∶75%,HRT为10d、15d和20d.结果表明,在整个运行期间,进料VS有机负荷为1.53～5.63g/(L.d),没有出现pH降低、碱度不足、氨抑制和VFA积累等抑制现象.进料TS之比为50%∶50%时,具有最大的缓冲能力,稳定性和处理效果都比较理想,相应的挥发性固体去除率为51.1%～56.4%,单位VS的甲烷产率为0.353～0.373 L/g,甲烷含量为61.8%～67.4%.