反应器类型对生物厌氧发酵产氢的影响研究进展

利用有机废水或废弃物厌氧发酵制取氢气可以同时达到除废和产能的双重目的,是近年来生物质能的研究热点。产氢反应器的类型会影响反应器内产氢菌的数量和种类以及微生物与底物之间的传质作用,进而影响产氢系统的稳定性和产氢效果。对厌氧产氢悬浮细胞系统和固定化细胞系统（颗粒污泥、生物膜、微生物包埋体）保留生物量的效果进行了对比,总结了连续搅拌釜式反应器（CSTR）、厌氧序批反应器（ASBR）、上流式厌氧污泥床（UASB）、膨胀颗粒污泥床（EGSB）、厌氧填充床、厌氧流化床（AFBR）以及复合生物反应器等不同反应器类型对厌氧产氢的影响,并提出了一些建议与展望,以期为以后的研究提供指导作用。     

秸秆作为硫酸盐还原体系替代C源的可行性及其影响因子

为降低硫酸盐还原菌(SRB)处理酸性废水的经济成本,以乳酸钠作对照,分析了3种秸秆浸提液替代乳酸钠作为C源的可行性,同时探究了不同C源、C源定期投加、ρ (COD)/ρ(SO42-)、初始pH和重金属浓度对硫酸盐还原体系的影响.结果 表明:3种秸秆浸提液均可作为替代C源,其中大豆秸秆浸提液作C源对硫酸盐还原的效果最好;定期投加C源、提高ρ (COD)/ρ(SO42-)对各C源体系硫酸盐还原有促进作用;降低初始pH、提高重金属浓度对硫酸盐还原有抑制作用;Mn(Ⅱ)浓度升高对各C源体系SO42-去除效果影响不大,在低浓度Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)条件下,乳酸钠体系SO42-去除率高于3种秸秆体系,而在较高浓度Cu (Ⅱ)、Fe(Ⅲ)条件下,3种秸秆体系SO42-去除率高于乳酸钠体系.可利用秸秆浸提液作为低成本C源,为处理较高浓度重金属酸性废水提供经济可行的理论参考.     

聚丙烯填料SBBR处理腌渍废水的试验研究

[目的]采用聚丙烯废弃物为填料的序批式生物膜反应器（SBBR）工艺处理腌渍废水.[方法]通过采用一次性聚丙烯（PP）废弃物作为填料,序批式生物膜反应器（SBBR）工艺处理腌渍废水,研究反应器对腌渍废水中COD、TN、TP、盐度的去除效果以及生物相的变化情况等.[结果]试验表明,聚丙烯填料SBBR工艺对腌渍废水中COD、TN、TP、盐度的平均去除率分别为96％、88％、89％、79％,生物膜上的生物相丰富,且活性好,说明聚丙烯填料SBBR适合用于处理腌渍废水.[结论]聚丙烯废弃物填料SBBR可以重复利用,不会对水体造成二次污染,减少了填料费用,无毒无害,抗冲击能力强,是一种值得推广的微生物载体.     

流化床填料在生物脱氮工艺中的利用研究

试验使用一种新型流化床载体填料,研究表明运行效果良好。新型流化床填料投加率为30%、水力停留时间为7 h时,DO在1.5~2.0 mg/L范围内,可以作为流化床生物膜反应器最佳氮磷去除的控制参数。新型流化床填料对本试验模拟废水中有机物及氨氮具有良好的去除效果,COD、NH_4~+-N、TN和TP的平均去除率分别为83.1%、93.8%、67.7%和57.1%。     

硫酸盐对厌氧消化产甲烷的影响

以杭州四堡污水处理厂厌氧活性污泥为接种源，以葡萄糖模拟合成废水为基质、硫酸钠为硫酸根源，研究了硫酸盐还原作用对产甲烷的影响。结果表明，批量试验中第一次添加基质后，不同硫酸盐浓度下，产甲烷量下降不明显，硫酸盐仅被还原一部分；第二次添加基质后，甲烷形成量显著降低，且硫酸盐浓度愈大，下降幅度也愈大。在多次添加基质过程中，硫酸盐抑制作用逐渐减小，但并不完全消除。在连续运行试验中，加入硫酸盐后，反应器运行即受到很大冲击，即使恢复到稳态运行后，ＣＯＤ去除率、甲烷形成量均达不到未加硫酸盐时的水平。用ＦｅＳＯ＿４代替Ｎａ＿２ＳＯ＿４消除硫酸盐还原产物游离性Ｓ￣（２－）后，ＣＯＤ去除率和产甲烷量有所上升。在未加硫酸盐时反应器底部有相当高浓度的丙酸，而加入硫酸盐后丙酸和丁酸浓度显著下降．     

SPRR工艺回收养猪废水营养元素研究

采用磷酸铵镁（MAP）结晶法，研究序批式磷回收反应器（sPRR）从养猪废水厌氧消化液中回收营养元素的能力，初步确定了SPRR反应器的运行参数，考察了废水组成对反应器运行效果的影响。结果表明，在废水pH=8．5时，SPRR工艺能够有效富集MAP晶体，单个运行周期仅3．6h；养猪废水中适量投加Mg盐能使MAP产量提高约10．5％～11．6％；考虑经济成本。当养猪废水仅用于营养元素回收时，可不投加Mg盐。SPRR工艺可直接从养猪废水厌氧消化液中高效回收营养元素，具有广阔的应用前景。     

UASB的启动及其对畜禽废水处理的试验研究

利用UASB反应器处理畜禽废水的试验运行。结果表明，用畜禽废水直接启动UASB反应器是切实可行的，絮状污泥接种后经过54 d的驯化，有机负荷由0.8 kg COD·（m3·d）-1提升到5 kg COD·（m3·d）-1，进料COD浓度由800 mg·L-1提高到4 000 mg·L-1，去除率基本稳定在85%以上；用UASB反应器处理畜禽废水也是切实可行的，畜禽废水经过UASB反应器处理，COD的去除率达到85%以上，同时对TN和TP也有一定的去除，且反应器较稳定，具有较强的抗冲击负荷能力。     

聚丙烯废弃物填料SBBR工艺处理腌渍废水最佳运行工况的研究

[目的]探索使用序批式生物膜反应器处理腌渍废水的可行性。[方法]采用一次性聚丙烯废弃物作为填料,应用序批式生物膜反应器(SBBR)工艺处理腌渍废水,测定废水中化学需氧量与盐度的变化。[结果]序批式生物膜反应器在pH为7.1、温度为25~30℃、有机负荷(CODCr)浓度为956 mg/L时,对腌渍废水的化学需氧量和盐度去除率均较高。[结论]序批式生物膜反应器工艺简单,管理方便,适合处理难降解工业废水。     

味精离交废水混凝沉淀除硫技术的研究

通过正交试验,系统地考察了多个因素对味精离交废水混凝沉淀除硫的影响,获得了除硫效果达最优水平的组合条件,即原废水的浓度(35.526 g/L),Ca2+投加量为SO42-含量的1.5倍,pH为3.2,不加混凝剂聚丙烯酰胺或聚合氯化铝;确定了混凝沉淀法中各因素对除硫效果的影响程度由大到小依次为:废水浓度、沉淀剂(CaCl2)的投加量、废水pH值、混凝剂的投加方式和投加量.根据原废水中的SO42-浓度等摩尔投加Ca2+(CaCl2),经过15 min后,SO42-去除率达90%,能够满足厌氧生物处理的要求;沉淀过程具有浓悬浮液沉淀的特点,清水区和悬浮物区分界面明显;沉降24 h后生成的沉淀物含水率为81.4%.若将原废水稀释,在同样的条件下,SO42-去除率降低,沉淀物含水率升高,颗粒物沉降性变差,上清液浑浊.故对味精废水的沉淀除硫处理宜在高浓度下进行.     

厌氧流化床处理白酒废水的动力学研究

[目的]为厌氧流化床（AFB）的优化设计提供理论依据。[方法]采用自行设计的AFB反应器,废水水样取自某白酒厂的锅底水,接种污泥取自泸州老窖污水处理站的剩余活性污泥,通过建立数学模型对处理过程进行了动力学研究。[结果]利用Monod方程建立的基质降解速率动力学模型为μ=μmax.S/（Ks＋S）,稳态下动力学模型为μ=（dX/dt）/X,式中μ为比增长速率（h-1）,X为微生物平均浓度（g/L）;μmax为最大比增长速率（h-1）;Ks为饱和常数（g/L）;S为反应器内基质浓度（g/L）。μ=Kv,式中v为基质降解速率（g/（L.h））;K为速度常数。基质降解速率与比增长速率的关系式为dS/dt=-（1/K）.（dX/dt）.X=-（1/K）.[μmax.S/（Ks＋S）].X。白酒废水的气相色谱-质谱分析表明,其中含有高级脂肪酸和高级醇,影响基质降解速率和微生物生长速率。当废水中存在难厌氧生物降解物质时,Monod方程修正为μ=μmax.（S-Sn）/[Ks＋（S-Sn）],式中Sn为难生物降解物质的浓度（g/L）。试验结果的直线相关系数R为0.9577。[结论]该研究为AFB在白酒废水处理中的应用奠定了理论基础。     

硫酸钙对土壤盐度指标换算关系的影响

以新疆南部典型盐渍土为研究对象,分析了微溶性盐分CaSO4对土水比1∶5浸提液电导率(EC1∶5)与电解质总浓度(TEC1∶5)、溶解性固体浓度(TDS)、土壤含盐量(St)换算关系的影响。结果表明:当浸提液CaSO4浓度未饱和时,由EC1∶5推算TEC1∶5、TDS1∶5和St的换算系数分别为10.00、0.64和3.20;而当浸提液中CaSO4为饱和状态时,由于浸提液中存在CaSO4的电离平衡,测定Ca2+或SO42-时引起未电离的CaSO4进一步电离,进而使得测定得到的TEC1∶5数值较浸提液实际情况偏高,导致由EC1∶5推算TEC1∶5、TDS1∶5和St的转换系数变大,分别增加至12.50、0.80和4.00。     

生物过滤器低温处理三氯乙烯废气的研究

[目的]研究生物过滤器在低温下处理高浓度三氯乙烯废气的性能,寻求高效经济的废气处理技术。[方法]以鸡粪堆肥和改性聚乙烯(PE)混合物为填料建立生物过滤器,根据操作条件的设定使反应器分4个阶段运行,通过测定三氯乙烯浓度、填料性质和床层温度,考察反应器对废气的去除效率和影响因素。[结果]当空床停留时间(EBRT)为120 s,入口浓度为50～1 500 mg/m3时,去除率为70%～100%。低温下(9～16℃),反应器入口负荷为44 g/(m3.h)时,去除负荷为32 g/(m3.h)。[结论]反应器在低温条件下对三氯乙烯具有较高的去除率,并具有较好的耐负荷冲击能力。     

连续流A／O／A工艺中反硝化聚磷菌的富集及种群跟踪

[目的]为反硝化除磷工艺的实际应用提供依据。[方法]利用连续流A／O／A工艺富集反硝化聚磷菌,并采用平板计数法和PCR—DGGE法对功能茵群进行跟踪和鉴定。[结果]活性污泥中的反硝化菌、聚磷茵和反硝化聚磷菌分别增加了7．1×10^2、8．1×10^4和8．0×10^5倍;稳定运行时活性污泥中存在3种优势茵种,a菌群与产碱杆菌属的同源性高达96％,为反硝化聚磷茵;b菌群与副球菌属的同源性高达94％,同样为反硝化聚磷茵;c菌群与紫色杆菌属的同源性高达96％,既是一种反硝化茵,也是一种酵解茵。其中副球菌具有反硝化聚磷功能尚未见报道;稳定运行出水指标为：COD47．0mg／L、PO4^3-P0．2mg／L、NH4一N2．6mg／L和NO3-一N3．5mg／L。[结论]采用先启动膜法硝化池、后启动泥法反硝化除磷池（厌氧和缺氧）的功能茵富集方式是可行的,且A／O／A工艺是可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准的要求。     

循环水处理系统处理鳗鲡养殖污水的应用实验

设计了一套由氧化沟、生物膜池、上下行滤池、蓄水池、紫外消毒器五部分组成的水产养殖循环水处理系统,并直接应用于鳗鲡养殖生产．结果表明：该系统对氨氮、亚硝酸盐氮、总磷、浊度、化学耗氧量的平均去除率分别为25．2％、52．2％、46．1％、77．4％和52．6％;处理后的出水,上述各指标的量依次为0．471mg／L、0．039mg／L、0．270mg／L、3．6NTU、6．25mg／L;经紫外消毒后的出水,细菌总数从2．87×10^3CFU／mL减少到5．63×10^2CFU／mL,弧菌去除率达100％．养殖实验期间鳗鲡生长良好,本水处理系统进一步改良完善后可应用于鳗鲡等水产动物的循环水养殖．     

水合氧化铈负载沸石对含磷废水的深度处理

通过浸渍-焙烧-浸渍活化处理方法制备水合氧化铈负载天然沸石（HCO—Mz）吸附剂,探讨了该吸附剂对水中磷的吸附性能．研究表明,当Ce（VI）离子浓度为0．050mol／L,在硫酸溶液中加热浸渍,干燥后400℃高温焙烧处理,再经稀硫酸加热活化,80～100℃干燥后制得的HCO-Mz吸附剂,其理论负载铈量m（水合氧化铈）／m（沸石）约为172．5mg／g．采用本研究方法制得的HCO—MZ吸附剂可在pH值为4—8的范围内使用,其吸附行为可很好地采用Langmuir等温方程式进行描述．在室温、磷初始质量浓度为30mg／L、HCO—MZ投加量为30．0g／L的实验条件下得到的磷去除率可达99％,对磷的吸附容量约为0．99mg／g,适用于工业污水处理和生活污水的深度除磷．     

光合细菌对辣椒疫病的田间防治试验

[目的]研究光合细菌对辣椒疫病的田间防治效果,为光合细菌应用于辣椒疫病防治提供科学依据和生防资源.[方法]以3个光合细菌菌株PSBCS、PSB06和PSB 13-2-2为试材,以化学药剂50％烯酰吗啉可湿性粉剂为阳性对照,等量清水为阴性对照,采用田间小区试验,研究光合细菌菌剂对辣椒疫病的防治效果.[结果]PSBCS、PSB06和PSB 13-2-2对辣椒疫病均具有一定的防治效果,其中PSB06用量为7500 mL/ha时对辣椒疫病的防治效果最好,相对防效达45.80％; PSB 13-2-2用量为3750 mL/ha时次之,相对防效为44.67％;两处理的相对防效均略低于50％烯酰吗啉可湿性粉剂处理（防效为54.83％）,但差异均不显著.[结论]光合细菌具有防控辣椒疫病的应用潜力.     

超声化学共沉淀法制备SO4^2-/ZrO2/Al2O3固体酸及其催化作用

采用超声化学共沉淀法制备SO4^2-/ZrO2/Al2O3固体超强酸催化剂,采用FT-IR、TG-DTG对催化剂进行了表征,并对催化剂的酸性强度及催化乙二胺合成哌嗪的性能进行了研究．结果表明,该催化剂具有桥式双配位结构,该结构在温度超过700℃时被破坏;随浸渍溶液浓度增大,催化剂的酸性强度和含硫量均先增大后减小;随陈化时间增加,催化剂的酸性强度增大,但陈化时间超过9h后,催化剂的酸性强度没有明显变化;焙烧温度不超过550℃时,催化剂的酸性强度随焙烧温度升高而增强,但温度超过550℃后,催化剂的酸性强度随焙烧温度升高反而降低;随催化剂中Al摩尔分数的增大,催化剂的酸性强度先增大后减小．引入Al对于提高乙二胺的转化率、改善哌嗪的收率和选择性具有一定的作用,并且哌嗪的收率和选择性随Al含量的增大而增大．     

PEG6000渗透处理对油松种子发芽的影响

通过正交试验探讨聚乙二醇（PEG 6000）溶液渗透处理对油松Pinus tabulaeformis种子萌发的影响。利用不同处理组合（PEG 6000溶液质量分数,处理时间和处理温度）分别对2002年不同含水量种子和2004年人工老化不同时间的种子进行预处理,并进行棉床发芽试验,对种子发芽率、发芽指数和活力指数进行统计分析,并筛选出最佳处理组合。综合各指标获得以下最佳处理组合,2002年种子：含水量9.84%和6.03%＋200 g.kg-1PEG 6000＋处理时间1d;2004年种子：人工老化0 d＋200 g.kg-1PEG 6000＋处理温度25℃＋处理时间2 d。种子发芽率较高,发芽较整齐。PEG 6000溶液渗透处理可以促进油松种子萌发,溶液质量分数、处理时间和处理温度对处理效果具有明显影响;油松种子发芽的适宜含水量范围较大,但含水量太低则会抑制种子萌发;人工老化可以模拟自然老化种子活力变化,PEG渗透处理有利于老化种子恢复活力。     

Vb生物膜反应器处理酵母废水的发酵特性研究

利用以炭纤维为载体的生物膜反应器处理酵母废水,通过逐步提高进料浓度的方式,对厌氧生物膜反应器处理高浓度有机废水的能力及反应器内微生物的多样性变化特征进行了探索。结果表明,当控制水力停留时间(HRT)为6d,进料COD浓度由启动时2 798mg/L分阶段提升至5 596和13 990mg/L的过程中,相应的沼气容积产气率分别为0.06、0.14和0.37L/(L·d),平均甲烷含量分别为57%、71%和74%,COD平均去除率分别为45%、64%和65%,反应器表现出了较强的抗有机负荷冲击能力。当进料COD浓度继续提高至22 980mg/L,对应COD容积负荷达4.7g/(L·d)时,COD去除率降至49%,但pH能维持在7.7,平均甲烷含量为66%,沼气容积产气率进一步上升到0.58L/(L·d)。可见,过高的进料容积负荷虽然提高了容积产气率,但会造成沼气转化效率的下降。高通量测序结果表明,随着有机负荷的增加和运行时间的延长,反应器内微生物菌群逐渐稳定并演化成了以甲烷螺菌属(Methanospirillum)、甲烷鬃菌属(Methanosaeta)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)为古菌代表和以食酸菌属(Acidovorax)、芽孢八叠球菌属(Sporosarcina)为细菌代表的优势菌属构成的沼气微生物菌群,优势菌属占总微生物数量的比例为58%。启动初期和稳定期的沼液中古菌、细菌所占比例分别为69.23%、30.77%和66.86%、33.14%;产甲烷类菌株在古菌菌群中的比例从起始阶段的33.11%提升到稳定阶段的76.70%,氢营养型产甲烷菌成为古菌群落结构中占绝对优势地位的类群(由起始阶段的24.67%升高到稳定阶段的60.13%)。     

循环水养殖中不同载体生物滤器的水质净化效果分析

为比较3种不同滤料在封闭循环水养殖中水体净化效果,通过构建3套封闭循环水养殖试验系统,分析了在相同体积的滤器中毛刷滤料、移动床滤料和结构滤料3种不同生物滤料对生物过滤硝化作用效果的影响.结果表明,在一定体积的生物滤器中（HRT 10.5min,水温24 ～30℃下）3种滤料对总氨氮（TAN）去除率的影响差异不显著（P＞0.05）,但单位滤料体积的TAN去除速率（VTR）差异较大.毛刷滤料、移动床滤料、结构滤料等3种滤料的VTR平均值分别为：（18.66±9.30）、（62.19±30.49）和（16.34±7.87）g/（m3·d）.不同运行方式对VTR有极显著影响,移动床的VTR明显高于毛刷滤料与结构滤料的固定床式生物滤器,差异极显著（P＜0.01）.