热水解条件对剩余污泥物理特性的影响

热水解是剩余污泥厌氧消化的预处理技术之一,文章研究了不同热水解条件对污泥物理特性的影响。研究结果表明,在120℃～210℃/30 min～75 min条件下,热水解污泥的VSS水解率随着热水解温度升高和热水解时间的延长而呈增加趋势。毛细吸水时间从原始污泥的4816.3 s,下降至210℃处理后的59.1 s,有效提高了污泥的脱水性能;污泥粒径随着热水解温度的升高而减少,相比原始污泥,各温度组热水解后,Dx10降低了33.91%～80.94%,Dx50降低了42.56%～74.88%,Dx90也因热水解的作用而下降。污泥热水解适宜的温度为165℃～180℃,Dx10,Dx50和Dx90分别为4.365μm,15.156μm,60.256μm。     

不同热水解条件下剩余污泥固相组成变化研究

热水解是污泥预处理的主要方法。文章进行了不同温度120℃,135℃,150℃,165℃,180℃,195℃,210℃和不同时间30,45,60,75 min的热水解试验,研究了热水解对污泥中固相组成的影响。通过考察污泥TS,VS,SS,VSS等指标的变化,揭示了污泥中固相组成在经过120℃～210℃,30～75 min条件下热水解处理的变化情况。研究结果发现:TS,VS,SS和VSS随着热水解温度上升时间延长,分别从14.90%降低到10.45%,从10.21%降低到6.22%,从14.37%降低到7.25%,从10.21%降低到9.48%。SS和VSS的损失率分别为49.55%和62.18%。说明污泥中固态物质经过热水解作用后主要降解的为有机物,大量VSS在此过程中进入液态,也有少部分变为VDS。热水解对污泥中有机物的分解和溶解有很大的促进作用,导致污泥热水解后体积减少,重量减轻,对污泥的减量化有明显的作用。     

水热预处理对不同污泥性质及厌氧消化性能的影响

以不同来源污水处理过程产生的污泥为研究对象,考察了水热预处理对污泥粘度、氨氮质量浓度、pH值、TS(总固体)组分含量及厌氧消化性能的影响,并评估了不同污泥的水热改性效果及其中试条件下厌氧消化增益情况。研究结果表明,同等水热温度处理下,污泥粘度、氨氮质量浓度、pH值受污泥来源的影响较大。水热预处理对不同污泥都具有良好的改性效果,水热温度达到170℃后,污泥性质基本不变。各种污泥挥发性固体(VS)产气率随有机负荷的提高无显著性变化,但运行情况存在差异。不同污泥在水热预处理后厌氧消化产气性能均明显提升,VS产气率增加比例差异较大,北京、上海、山东三地污泥VS产气率增加25. 2%～69. 8%,由于广西污泥为纯剩余污泥,水热处理后VS产气率增加高达101. 6%～133. 8%。VS产气率的增加量相差不大,且随自身产气性能改变的波动较小,增加量为83～218 m~3/t(平均143 m~3/t)。水热预处理后污泥流动性能提高,可实现厌氧消化的高浓度、高负荷进料,反应器减容率可达38%～71%。     

不同生物预处理方式对污泥厌氧消化过程性能的影响

利用微生物处理技术对经聚丙烯酰胺脱水后的污泥进行不同方式微生物预处理,研究进料总固体(TS)质量分数为3%、发酵温度为35℃时厌氧消化过程中累积产气量与产甲烷含量、p H值、氨氮和化学需氧量(TCOD)等参数的变化趋势,探索真菌宛氏拟青霉不同预处理方式对脱水污泥厌氧消化过程特性的影响。试验结果表明:微生物预处理脱水污泥厌氧消化技术具有较好的可行性。直接添加宛氏拟青霉和添加宛氏拟青霉预处理2 d的污泥进行厌氧消化反应能够有效提高产气量和产甲烷量,加快水解速率,促进污泥中有机物的有效降解,使产甲烷过程顺利进行。直接添加宛氏拟青霉处理的产甲烷效果最优,其净累积产气量和产甲烷量较纯污泥分别提高85.79%和42.76%,且1 kg污泥可产甲烷12.69 L,较纯污泥提高42.74%。     

不同预处理方式对污泥厌氧发酵的影响

污水生物处理的应用产生了大量污泥,污泥的处理与处置已成为污水处理厂面临的一个重大挑战。填埋、焚烧等传统污泥处理方法,不仅污染环境而且消耗大量能源,而厌氧发酵处理作为一种可持续的污泥处理方法具有保护环境、节约能源等优点。传统的污泥厌氧发酵处理存在反应效率低、污泥降解性差、停留时间长等不足,污泥预处理在改善其厌氧发酵性能方面越来越受到关注。根据污泥的理化特性、厌氧发酵特点,论述了各类预处理方式的不同作用机制,分类比较了不同类型预处理的处理效果及其对污泥厌氧发酵特性的影响,深入分析了影响不同预处理强化污泥厌氧发酵的主要因素。同时,对其强化污泥厌氧发酵存在的不足及其今后的发展方向作了简要的分析和展望。     

香菇废弃菌棒厌氧发酵产气规律正交试验

为探索高碳原料厌氧发酵产气特性,在(35±1)℃条件下,采用批式厌氧消化工艺对香菇废弃菌棒进行厌氧发酵试验。采用L9(33)正交试验设计,研究预处理天数、接种物质量分数和料液质量分数对香菇废弃菌棒厌氧发酵产沼气的影响,得出高碳物料厌氧发酵最佳工艺组合。结果表明:高碳物料并非厌氧发酵产沼气的最佳原料,但经适当预处理后其产气性能有较大提高,TS产气率达0.16 L/g,参比对照组增长128.57%。各因素对香菇废弃菌棒厌氧发酵产沼气影响的主次顺序为:预处理天数(极显著)、料液质量分数(极显著)、接种物质量分数(不显著)。同时应用多元回归理论建立多元回归模型,有助于预测香菇废弃菌棒不同发酵条件组合下的产气量。     

低温驯化污泥对寒区猪粪沼气发酵的影响及其工程示范

为研究寒区猪粪厌氧发酵产沼气时接种低温驯化污泥对反应体系发酵产气的影响,笔者进行了低温污泥的驯化培育,低温污泥(10℃和15℃)与传统中温污泥(约30℃)在低温条件下的发酵产气对比试验,以及低温驯化污泥的现场工程投加示范。实验结果显示,随着驯化时间的延长,低温污泥的容积产气率和CH4含量都随之增加,并以15℃的驯化效果较好;低温驯化后,污泥中厌氧发酵菌群依然保持较好的生长活性;在10℃和15℃下的猪粪厌氧发酵过程中,经过驯化培育的低温接种污泥与传统中温接种污泥相比,容积产气率、总产气量以及甲烷含量都较高;工程现场投加1%低温驯化污泥后,容积产气率都维持在0.2 m3·m-3d-1以上,最高达0.35 m3·m-3d-1。通过以上结果可知,接种低温驯化污泥可以提高低温环境下厌氧发酵的沼气产量和产率,并具有经济可行性和实际效益。     

不同温度水热预处理脱水污泥试验研究

针对市政脱水污泥直接厌氧消化产气率低等问题,文章探究了脱水污泥在不同温度(150℃,180℃,210℃)水热预处理下COD溶解度、氨氮、VFAs浓度等的变化规律,结果表明水热预处理可破坏污泥絮体结构和污泥细胞,溶解胞内物质,水解大分子有机物。150℃,180℃,210℃处理后的SCOD由2522 mg·L^-1分别升至14902,23245,23895 mg·L^-1,COD溶解度分别达到20.34%,34.05%,35.12%,氨氮和挥发性有机酸浓度均显著增加。180℃与210℃处理效果差异较小,建议采用180℃,此时VFA浓度和理论产甲烷量最大。     

木醋液对玉米秸秆厌氧发酵的促进作用研究

试验观察了玉米秸秆青贮和用木醋液对玉米秸秆厌氧发酵产沼气的促进作用.结果表明,利用木醋液预处理青贮玉米秸秆,活性污泥接种率20％,厌氧发酵原料总固体(TS)10％,在35℃下厌氧发酵,可以使玉米秸秆产气高峰提前4～5天,木醋液预处理的青贮玉米秸秆提高产气量提高54％,达到425.7 mL·g-1,厌氧发酵过程中pH值稳定在6.6～7.1之间,产气过程平稳,所产沼气中甲烷含量平均提高10％,甲烷含量最高达到56％.     

H_3PO_4预处理水稻秸秆厌氧发酵产沼气的试验研究

为了探索水稻秸秆厌氧消化产沼气的特性,采用不同质量百分数H_3PO_4溶液对秸秆进行预处理,在中温(35℃±1℃),水稻秸秆和牛粪按1∶1配比的条件下进行了厌氧消化试验。比较总固体与挥发性固体的去除率、厌氧发酵消化时间、产气量等各项因素,可看出以6%H_3PO_4预处理试验组的效果最好。与对照组相比,TS和VS的去除率分别提高了15.5%和14.0%,累积产气量增加了421.66%,厌氧消化时间提前了9 d,表明6%H_3PO_4预处理是较优的工艺条件。     

不同预处理对茶树叶厌氧发酵产气的影响

文章以茶树叶为发酵原料,厌氧活性污泥为接种物,在接种量为25%,配料TS浓度为7%和恒温35℃下,研究了纤维素酶预处理、高温蒸煮处理与Na OH预处理3种预处理方法对茶树叶厌氧发酵产气性能的影响。试验数据经过改Modified Gompertz模型处理,获得相应的厌氧消化动力学参数(最大累积产气量、最大产气速率和滞留时间),并计算出TS和VS评价指标。分析结果表明:经纤维素酶与Na OH预处理可以不同程度提高产气能力,并缩短发酵启动时间。Modified Gompertz模型拟合不同预处理茶树叶厌氧发酵累积产气量随时间变化具有较好相关性,拟合结果中质量分数4%的Na OH预处理茶树叶产气效果最好,发酵累积产气量2860 m L,最大产气速率127.9m L·d-1,总固体产气率、挥发性固体产气率分别为109.58 m L·g-1,116.73 m L·g-1,优于其他实验组与对照。因此,碱处理可能成为今后茶树叶沼气工程较理想的预处理方法。     

稻秸厌氧消化纤维制取乙醇实验研究

对利用厌氧消化纤维制取乙醇进行了实验研究,探索了不同温度、总固体质量分数等厌氧发酵条件对厌氧消化纤维产乙醇特性的影响。结果表明,中温低浓度(37℃,6%)厌氧发酵得到的厌氧消化纤维,在预处理过程纤维素损失较低,酶解过程葡萄糖得率较高,为33.17%,乙醇产率为41 g/kg。为提高乙醇产率,对预处理条件进行了优化,对酸、碱预处理方式进行了比较,结果显示,厌氧消化纤维产乙醇采取碱预处理更为有利。在温和温度(60℃)条件下,采用1%~3%的Na OH预处理6 h至24 h后,失重率降低至22%~56%,纤维素回收率高达80%以上,酶解葡萄糖产率升高,乙醇得率显著提高。通过优化预处理参数,3%Na OH在60℃预处理6 h可以获得最大乙醇产量(87 g/kg),有效地提高了厌氧消化纤维产乙醇的效率。     

不同预处理条件对水稻秸秆厌氧消化产气性能的影响

为探索合理的预处理方法以实现水稻秸秆的高效厌氧消化,笔者研究了NaOH,H_2SO_4与纤维素酶处理3种预处理方法对水稻秸秆厌氧消化产气性能的影响。将经预处理的60 g干物质的水稻秸秆放入发酵瓶中,在恒温(35℃±1℃)下进行沼气发酵试验。比较不同质量分数的NaOH,H_2SO_4,不同投加量纤维素酶预处理水稻秸秆的厌氧发酵效果,综合原料分解程度、总产气量、气体组分含量变化等指标,得出6%NaOH,2%H_2SO_4,纤维素酶添加量为40 U·g-1TS的预处理效果要分别优于同一组中其余质量分数的NaOH,H_2SO_4和不同添加量的纤维素酶;对比不同处理方法预处理水稻秸秆厌氧发酵产沼气的效果,经过纤维素酶预处理的单位固体发酵产气量、底物分解率、甲烷体积百分数总体表现优于对照组、NaOH以及H_2SO_4预处理组。因此,生物预处理可能成为今后水稻秸秆沼气工程较理想的预处理方法。     

水热预处理对提高牛粪厌氧产甲烷性能的研究

为了研究水热预处理对牛粪厌氧产甲烷性能的影响,文章采用不同的温度(50℃,70℃,90℃,100℃,150℃和200℃)分别对牛粪进行预处理(5 min～3 d),再进行中温批式厌氧消化实验。结果表明:最优的预处理条件是70℃预处理3 d,牛粪的甲烷产量最高,达到176.36 m L·g~(-1)VS,比未经处理的提高了21.00%;VS去除率为39.64%,比未经处理的提高了6.34%。此外,牛粪经不同水热预处理后的VS水解率达到2.78%～16.25%。部分预处理组的还原糖和VFAs浓度分别达到66.20～118.51 mg·L~(-1)和8230.14～12135.72 mg·L~(-1),分别比对照组提高了7.31%～92.11%和8.03%～59.29%。所以水热温度和时间是预处理过程中的重要影响因素,并且在较低温度下预处理效果最好。     

高含固率污泥预处理方法及其在污泥厌氧消化中的作用

厌氧消化是污泥处理的常用方法,为了进一步提高污泥厌氧消化效率,考察加热法和超声法对污泥预处理效果,结果表明,含固率为10%,8%,6%,4%的污泥,经60℃,70℃,80℃,90℃温度下预处理30 min,随温度升高,预处理后污泥上清液中的溶解性COD(SCOD)浓度也相应升高;针对含固率为10%,8%,6%,4%的污泥,经过70℃预处理30 min,其SCOD分别升高21%,31%,52%,37%。考察70℃加热预处理30 min后,含固率10%的污泥进行连续厌氧消化试验,在进料负荷为2.78 gVS.L-1d-1下,连续运行40 d,产气率可由原来的0.36 Nm3.kg-1VSin提高至0.44 Nm3.kg-1VSin。考察不同声密度和反应时间对不同含固率污泥进行超声预处理的影响,发现在声密度为0.6 W.mL-1,时间为5 min的条件下,对含固率为10%,8%,6%,4%的污泥进行预处理后,其上清液中的SCOD分别升高4.6%,59.0%,171.9%,123.0%。     

马铃薯茎叶青贮时间对厌氧发酵产沼气性能的影响

为提高农业废弃物能源化利用率,保障沼气工程原料长期供给,该研究探讨了青贮时间对马铃薯茎叶成分、品质及厌氧发酵产沼气特性的不同影响。研究结果显示:除粗蛋白和粗脂肪含量小幅波动外,青贮过程中马铃薯茎叶挥发性固体、可溶性碳水化合物、中性洗涤纤维等有机成分指标均逐渐下降;30～180 d青贮周期内,pH值始终维持在4.10～4.40,乳酸含量30 g·kg~(-1)以上,乙酸含量、氨氮/总氮比值均较低,丁酸无检出,青贮品质良好。以青贮30 d,60 d,120 d,180 d马铃薯茎叶为原料进行厌氧发酵,发酵前期酸化更快,产气启动更迅速,后期酸碱更平衡,累积产气量分别提高7.88%,18.03%,25.56%和26.11%,最高甲烷浓度提高5.36%～8.59%。添加0.2%丙酸条件下对马铃薯茎叶进行30～180 d的青贮,可显著提高其厌氧发酵产沼气性能。     

酒糟厌氧消化产甲烷特性与微生物菌群结构分析

酒糟是酿酒生产过程中的副产物,以酒糟为研究对象,分别考察不同底物总固体（Total solid, TS）质量分数（0.5%、1%、1.5%、2%）、接种比（接种污泥与酒糟的挥发性固体质量比）（0.25、0.5、0.75、1、1.5）和温度（25、37、50℃）条件下酒糟的厌氧消化产甲烷特性。结果表明,随着TS浓度的增加,产甲烷量逐渐增加, 2%TS条件下可获得最大的累计产沼气量（532.8mL/g）和产甲烷量（294.7mL/g）。接种比是影响厌氧消化系统的重要因素,随着接种比的增大,系统累计产沼气和产甲烷量呈先增加后减少的趋势,在接种比为0.25和0.5的条件下,系统发生崩溃,并未产甲烷,当接种比为1时,获得最大的累计产沼气和甲烷量。当TS质量分数为2%、接种比为1.5、发酵温度为50℃的条件下,获得最大的累计产沼气量为559.4mL/g,相较37℃条件下提高了10.2%,而获得的累计产甲烷量为284.0mL/g,相较37℃并未显著提升（P>0.05）。利用修正的Gompertz模型进行产气动力学分析后,发现TS质量分数越高、接种比越大、温度越高,产甲烷迟滞期越短。同时对不同温度反应体系中的微生物群落进行了分析,发现Bacteroidetes和 Firmicutes为优势菌门,随着温度的升高,产甲烷菌逐渐由氢营养型代替乙酸营养型。因此, TS浓度、接种比和温度是厌氧发酵重要因素,初步确定2%TS、接种比为1的中温酒糟厌氧发酵产甲烷性能相对较好。     

复合菌系CN6生长特性及在沼气发酵中的应用

为有效提高纤维素类原料厌氧发酵水解效率,根据不同菌株利用底物差异和产酶互补性,人工构建产纤维素酶复合菌系CN6.通过检测滤纸酶活和纤维素降解率,确定了复合菌系CN6的最适培养温度为30～37℃,最佳培养初始pH值为7.0,菌系CN6遗传性能稳定.复合菌系CN6应用于以牛粪为原料的室内沼气厌氧发酵,发酵0～15d时,挥发性脂肪酸质量浓度比对照提高26.5％～ 30.6％,发酵结束时,纤维素降解率比对照提高6.8％,沼气总产量比对照提高18.4％.     

不同固体浓度青贮玉米秸秆与牛粪混合发酵产沼气性能研究

为考察青贮秸秆与牛粪的混合厌氧发酵条件,文章研究了3种不同总固体浓度(10%,12%和14%)对二者中温发酵产沼气性能的影响,并用修正Gompertz模型对其产气过程进行动力学拟合。结果表明,总固体浓度为12%时的沼气产量和品质均高于另外2种固体浓度,该条件下的发酵液p H值,VFAs,COD和NH+4-N浓度变化有利于沼气发酵。用修正Gompertz模型能很好地拟合累积产甲烷量随时间的变化,拟合得到3个试验组的最大产甲烷速率分别为211.12,345.31和210.93 m L·d-1。说明TS 12%时的青贮玉米秸秆与牛粪混合发酵产沼气效果最佳。     

不同发酵条件对杂交狼尾草厌氧发酵产沼气的影响北大核心

为了探讨接种率、发酵料液总固体浓度、温度、料液初始p H值对杂交狼尾草厌氧发酵产气性能的影响,通过自行设计的可控性恒温发酵装置,设置以10%为梯度,10%-50%的5个接种率;以2%为梯度,质量分数为4%-12%的5个总固体浓度;以10℃为梯度,25℃-55℃的4个温度;以0.5为梯度,6.5-8.5的5个初始p H值,进行杂交改性狼尾草批量厌氧消化试验。结果显示,控制接种率20%-30%,TS浓度12%,温度为35℃,调节初始p H值在中性至弱碱范围对杂交狼尾草的厌氧发酵比较有利。在上述条件下,接种率为20%的试验组总产气量为28.6 L,原料TS产气率525 m L·g^-1。该研究可为杂交狼尾草厌氧发酵产沼气技术和设备研发提供参考。