Acidogenic sludge fermentation to recover soluble organics as the carbon source for denitrification in wastewater treatment: Comparison of sludge types

For biological nitrogen (N) removal from wastewater, a sufficient organic carbon source is requested for denitrification. However, the organic carbon/nitrogen ratio in municipal wastewater is becoming lower in recent years, which increases the demand for the addition of external organic carbon, e.g. methanol, in wastewater treatment. The volatile fatty acids (VFAs) produced by acidogenic fermentation of sewage sludge can be an attractive alternative for methanol. Chemically enhanced primary sedimentation (CEPS) is an effective process that applies chemical coagulants to enhance the removal of organic pollutants and phosphorus from wastewater by sedimentation. In terms of the chemical and biological characteristics, the CEPS sludge is considerably different from the conventional primary and secondary sludge. In the present study, FeCl₃ and PACl (polyaluminum chloride) were used as the coagulants for CEPS treatment of raw sewage. The derived CEPS sludge (Fe-sludge and Al-sludge) was then processed with mesophilic acidogenic fermentation to hydrolyse the solid organics and produce VFAs for organic carbon recovery, and the sludge acidogenesis efficiency was compared with that of the conventional primary sludge and secondary sludge. The results showed that the Fe-sludge exhibited the highest hydrolysis and acidogenesis efficiency, while the Al-sludge and secondary sludge had lower hydrolysis efficiency than that of primary sludge. Utilizing the Fe-sludge fermentation liquid as the carbon source for denitrification, more than 99% of nitrate removal was achieved in the main-stream wastewater treatment without any external carbon addition, instead of 35% obtained from the conventional process of primary sedimentation followed by the oxic/anoxic (O/A) treatment.

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AFB的活性污泥中发酵细菌的分离及其初步鉴定

从处理啤酒废水的厌氧流化床的活性污泥中分离纯化到了发酵细菌,并对其培养条件进行了研究,实验表明,该发酵细菌最佳培养温度为37～42℃,最佳培养时间为28 d,同时对其进行了生理生化和形态鉴定。将该发酵细菌反加到AFB反应器中,能有效降低反应器的启动时间,能提高反应器处理啤酒废水的处理效率约8%。     

养猪舍不同发酵床垫料重金属Zn累积特征初探

为了研究养猪舍不同发酵床垫料及发酵床底部表层土壤中重金属Zn的累积特征与活性大小,以节约经济成本和适宜猪生长发育为前提选取3种发酵床垫料组合：FJ（40%稻壳＋60%菌糠）、FD（40%稻壳＋60%锯木屑）、FW（40%稻壳＋60%酒糟）,采用物质流分析（MFA）和潜在生态危害评价的方法进行研究。结果表明,一个在养猪周期过后,重金属Zn在垫料FD中累积量较大;而不同垫料对Zn活性大小的影响不同,FD中有效态Zn活性显著高于其他2种,所占比例高达25.01%,其次是FJ＆gt;FW（P＆lt;0.05）;表层土壤中,有效态Zn活性高低差异不显著（P＆gt;0.05）。所选取的3种垫料中,尽管Zn在FJ中累积量最小,渗漏到土壤中的全量Zn与有效态活性与其他2种垫料无明显差异,然而其潜在生态风险最小,因此从控制Zn污染角度出发,该配比垫料优于FD与FW。经过潜在生态危害评价分析,3种垫料在养殖结束后其潜在生态危害均未超过轻微生态危害临界值（Eir≤40）,在不断补充垫料的前提下发酵床可以使用约10年。     

厌氧序批式反应器产氢

以啤酒厂废水处理厂UASB中的厌氧污泥为种泥,葡萄糖为基质,研究了厌氧序批式反应器产氢。控制反应器内pH为4.0～4.5,温度为（36±1）℃,水力停留时间为8 h,当进水葡萄糖浓度为4 000 mg/L,容积负荷为12 kg/（m3.d）条件下,该厌氧序批式反应器实现了连续高效厌氧产氢。生物气中的氢气含量约为48%～53%,基质产氢率为1.1 mol/mol葡萄糖,COD去除率为15%～25%,最大比产氢速率为84.5 mol/（kg VSS.d）。液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占液相末端发酵产物总量的80%以上,表明该反应器内进行的是乙醇型发酵厌氧产氢。厌氧序批式反应器完全可以实现连续高效厌氧产氢,比较适用于日处理量较小的高浓度含糖废水。     

南京城市污泥发酵苏云金杆菌培养基成分优化

研究南京江心州污水处理厂污泥作为原料发酵生产苏云金杆菌(Bacillus thringiensis)的可行性,并与常规的工业发酵黄豆粉培养基发酵B.thringiensis做比较,结果表明,以固形物含量3%的污泥为基质发酵B.thringiensis,其菌体数及芽孢数只有108个/mL,而工业发酵黄豆粉培养基发酵B.thringiensis菌体数及芽孢数为109个/mL。优化污泥发酵生产苏云金杆菌培养基成分,将污泥与不同量的黄豆粉复配作基质发酵B.thringiensis,结果发现,在污泥中添加15 g/L黄豆粉可基本满足工业发酵生产的需要,发酵72 h获得的B.thringiensis细胞总数及芽孢数均在109个/mL以上。以黄粉虫作试虫的生物毒性实验表明,复配后的基质与工业发酵黄豆粉培养基生产的B.thringiensis孢晶混合液的毒性相当。     

微生物絮凝剂产生菌的筛选及其培养条件优化的研究

采用常规的细菌分离纯化方法从土壤中分离出絮凝剂产生菌菌株,经过驯化培养后,以发酵液对高岭土混悬液的絮凝效果为指标,筛选出2株高效絮凝剂产生菌.采用单因素试验方法和正交试验设计方法,分析了影响絮凝效果的主要因素,对2个菌株的最佳培养条件进行了优化研究.结果表明:菌株S3产絮凝剂的最佳培养条件是碳源为葡萄糖(20g/L),氮源为酵母膏(2.5 g/L),培养温度为28℃,初始pH值为8,通气量为50 r/min;菌株S21产絮凝剂的最佳培养条件是乙醇(15 g/L),氮源为复合氮源(酵母膏 脲 硫酸铵)(1.6 g/L),培养温度为28℃,初始pH值为9,通气量为200r/min.     

嗜麦芽寡养单胞菌降解羽毛5L发酵罐工业小试过程研究

为了将微生物处理羽毛工艺产业化,在摇瓶发酵条件优化的基础上进行5L发酵罐工业小试研究,确定了放大发酵条件并根据发酵条件记录对发酵过程进行分析,推测代谢过程中的物质及能量变化及产物形成的动力学模型。在通气气压为0．08MPa,空气流量为2．5L／min及恒温40℃的条件下,产物得率比摇瓶发酵提高了2～3倍,发酵周期缩短了1d。为羽毛废弃物的利用提供了可靠的依据。     

蔬菜与餐厨垃圾厌氧发酵启动阶段微生物分析简

为了研究厌氧发酵启动阶段微生物菌群结构、数量变化情况与沼气产量的关系,分别对蔬菜废弃物和餐厨垃圾单一物料发酵进行分析,并测定pH值、挥发性脂肪酸（VFA）、氧化还原电位。结果表明,餐厨垃圾比蔬菜废弃物的启动时间长,但产气持久。蔬菜废弃物中细菌达峰值的时间早于餐厨垃圾,说明蔬菜废弃物中的有机质更利于微生物降解利用。两种原料中的微生物群落结构变化一致,启动阶段初期好氧和兼性厌氧细菌属优势菌,其中产酸菌增殖速率高于氨化细菌,是启动阶段降解有机质的主要菌群。随后厌氧细菌快速增殖,日增殖速率由不足20%增长到近100%并保持稳定。厌氧纤维素降解菌在启动阶段增殖较慢,原料中纤维素降解在厌氧发酵后期。原料液VFA中丁酸含量最多,最高浓度4.7 mg/mL以上,占有机酸总量总量的46%以上,厌氧发酵类型为丁酸发酵型。     

预处理方法对水葫芦厌氧发酵产沼气的影响

水葫芦可作为厌氧发酵产沼气的原料。研究发现,水葫芦自身的生物特性会制约其产气潜力的发挥,而发酵前预处理有助于解决这一问题。以采自昆明滇池的新鲜水葫芦为研究对象,分别采用物理法(切分法、压榨法),化学法(酸处理法、碱处理法和金属离子处理法)和生物法(酶处理法)对其进行预处理,以预处理后的水葫芦为原料进行发酵产沼气实验。结果表明,金属离子处理的原料产气效果最佳,在中温35℃,进样浓度7.4%(TS)时,其原料TS产气率、平均甲烷浓度和原料容积产气率分别为744.55 m3/t、59.32%和0.144 m3/(m3·d),与切分处理原料相比提高了88%、13%和87%。其余处理方法也在不同程度上优化了水葫芦的产气效果。因此,以预处理的方式来提高水葫芦的生物利用率和产气效率是可行的。     

氨氧化菌群的筛选及发酵条件的优化

利用选择性培养基对活性污泥进行连续驯化,筛选出氨氮去除效率较高且稳定的氨氧化菌群。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析了氨氧化菌群在连续传代过程中菌群的结构差异,并对菌群的发酵培养基及发酵条件分别进行了正交优化和单因子优化。结果表明,该菌群的最佳发酵培养基为每升培养基中含碳酸盐缓冲液15mmol,硫酸铵4.2 mmol,磷酸盐缓冲液12.5 mmol,硫酸亚铁0.9μmol,氯化钙0.4 mmol,硫酸镁1.5 mmol;最佳发酵条件为:接种量为14%,装液量为60 mL/250 mL,温度为35℃。在此条件下,菌群对氨氮的去除效果较优化前提高了155%。