F/M对餐厨垃圾厌氧消化的酸化特性影响

文章系统地研究了F/M对餐厨垃圾厌氧消化中酸化特性的影响,分别以F/M(Food/Mud)0.5,1.0,2.0,2.5,3.0,4.0(VS/VS)为条件,观察96 h时间内酸化出料pH值、碱度、乙醇和挥发性脂肪酸(VFAs)、产气状态等特性。结果表明:当F/M≤1时,丙酸+乙酸含量达到56%~80%,以丙酸型发酵为主,并伴有甲烷产生,碱度仅为3000~4000 mg·L~(-1),系统稳定性较差,不利于后续甲烷化进程;当1F/M≤2.5时,丁酸+乙酸含量为77%~85%,且单位负荷产酸率大于250 mg VFAs·g-1VS,高于其他实验组,为丁酸型发酵,碱度达到5650 mg·L~(-1),该发酵类型稳定,可为后续甲烷化过程提供更多可利用的VFAs;当F/M2.5时,乙醇+乙酸含量为80%~92%,为乙醇型发酵,发酵96 h的pH值仅为5(F/M=3)和4.3(F/M=4),系统酸化现象严重,稳定性差,会使后续甲烷化进程受到阻碍。因此,F/M的范围可决定发酵类型,在合理范围内控制F/M可为后续甲烷化进程提供目标性产物。     

原料差异对厌氧消化微生物群落的影响

以餐厨垃圾、果蔬垃圾、麦秸3种不同原料分别进行厌氧消化,研究了各反应器在最佳运行条件下的消化特性和微生物群落组成。结果表明:VS产气率由高到低依次为餐厨垃圾(756.4mL·g-1VS-1)、麦秸(696.5mL·g-1VS-1)和果蔬垃圾(433.5mL·g-1VS-1),甲烷含量在51.5%～55.1%之间,利用PCR-DGGE技术系统地分析了不同原料消化系统内细菌和古菌的群落结构构成及差异。结果表明,虽然3组样品中细菌和古菌的群落存在相同的优势微生物,但其数量和群落结构差异也较为明显,细菌中以拟杆菌(Bacteroidetes)以及古菌中甲烷鬃菌属(Methanosaeta)和甲烷螺菌属(Methanospirillum)均为样品共有的优势微生物。     

多氯联苯复合污染土壤的土著微生物修复强化措施研究

通过室内模拟试验,以不同C源、C/N比、水分及通透性为调控因子,对多氯联苯(PCBs)长期复合污染土壤的土著微生物强化修复进行了初步研究。结果表明,PCBs长期复合污染土壤中,在土壤水分含量为田间持水量的60%时,加入淀粉、葡萄糖和琥珀酸钠均在一定程度上增加了细菌和真菌数量,从而促进土壤中PCBs的土著微生物降解。不同种类的C源对PCBs污染土壤的土著微生物降解效果存在明显差异,且其降解效果与C源的施用剂量密切相关。当淀粉加入量为C1.0g/kg土时,土壤中PCBs的降解效果较好,而葡萄糖和琥珀酸钠加入量为C0.2g/kg土时,PCBs的降解效果明显。土壤C/N比为10:1的处理效果优于C/N比为25:1和40:1。土壤人为翻动有利于PCBs污染土壤中细菌和真菌的生长,提高土著微生物的代谢活性,从而促进土壤中PCBs的自然降解。这为进一步探讨加速土壤中PCBs降解的最适条件和研发POPs污染土壤的生物修复技术提供了科学依据。     

土壤环境中多环芳烃的微生物降解及联合生物修复

研究土壤环境中持久性有机污染物的生物降解及其生物修复技术是当今国际环境修复科学技术前沿领域的重要课题。本文重点论述了土壤环境中持久性有机污染物多环芳烃的微生物降解机理及其在生物修复中的应用等,并结合当前研究进展,展望了基于多种修复措施相结合的多环芳烃污染土壤联合生物修复工程技术的开发与应用前景。     

进料负荷对中试规模餐厨和果蔬混合厌氧消化的影响

餐厨和果蔬垃圾作为城市生活垃圾的主体,产量巨大,其高含水率的特点给传统的垃圾处理方法带来极大压力。中试规模下将餐厨和果蔬垃圾按质量比8∶5混合后进行两相厌氧消化研究。在产甲烷相有机负荷为1,2,3 kgVS·m-3d-1时,系统pH值始终维持在7.0~7.3之间,产气性能良好,负荷产气量和VS去除率分别为0.97,0.78,0.72 m3·kg-1VS和84%,87%,83%。当产甲烷相负荷升至4 kgVS·m-3d-1时,由于进入产甲烷相的有机酸含量迅速增加,造成了有机酸的积累,pH值降至6.8以下,系统产气性能受到抑制,负荷产气量和VS去除率分别降至0.51 m3·kg-1VS和76%。研究发现:中试规模下,餐厨和果蔬混合厌氧消化在低负荷下可有效避免有机酸的积累,得到较高的沼气产量;高负荷下系统稳定性被破坏,导致沼气产量大幅降低。     

污泥与麦秸协同厌氧消化性能研究

文章考察了污泥与麦秸共厌氧消化的性能,以初沉污泥、剩余污泥和脱水污泥为原料,用麦秸作为碳源调节污泥C/N为15~25∶1,并进行混合物料的厌氧消化。结果表明:以麦秸作为碳源,与污泥根据不同C/N进行混合,可以提高污泥的厌氧消化性能。当C/N为25∶1时,不同污泥累积产甲烷量最大。初沉污泥、剩余污泥和脱水污泥分别为19670 m L,18790 m L,16300 m L,比单一污泥的累积产气量分别高出43.4%,49.4%,54.4%;并且单位TS与VS产气量比相应单一污泥的分别提高了76.6%,95.4%,322.2%和48.3%,76.0%,250.4%。协同作用结果显示C/N为25∶1时,混合物料产气增加值最大,协同作用贡献率为51.9%~117%。     

餐厨垃圾超高温水解酸化过程研究

文章在超高温(70℃)条件下,以厌氧混合污泥作为接种物,对餐厨垃圾水解酸化过程中气、液代谢产物组成及其变化规律进行了分析研究,并确定了其发酵类型。结果表明,其气相代谢产物主要为CO2(73.79%)及少量H2,水解酸化48 h的单位VS产气量为31.78 m L·g-1VS;液相中VFAs主要为乙酸和乙醇(77.91%~89.06%),在水解酸化过程中乙酸含量变化较小,而乙醇增加较多,酸化结束时为初始的2.64倍;根据末端代谢产物种类和组成分析推测餐厨垃圾在超高温条件下的水解酸化类型为乙醇型发酵。