两次投加竹炭对UASB反应器污泥颗粒化的促进作用

为考察竹炭不同投加方式对UASB反应器污泥颗粒化过程的影响,以猪场废水为培养基质,对比分析了试验组（启动初期和颗粒污泥形成后两次投加粉末竹炭）和对照组（仅在启动初期投加1次粉末竹炭）两台UASB反应器中污泥颗粒化过程。结果表明：在颗粒污泥出现后再次投加粉末竹炭可促进颗粒污泥的增殖与稳定,有利于大粒径颗粒污泥的形成和致密化,改善颗粒污泥沉降性能,进而提高有机物去除效果。试验运行至第57 天,试验组反应器底部和上部污泥颗粒化程度（SGR）分别为94.5%和60.7%,比对照组分别高出了7.9%和17.3%,其中试验组反应器底部粒径大于 1.7 mm的颗粒污泥质量分数达到了41.7%,而对照组仅为32.4%;试验组反应器化学需氧量（COD）去除率为81.6%,明显高于对照组（75.7%）。试验结果证明,在UASB污泥颗粒化过程中,于颗粒污泥出现后再次投加粉末竹炭,可加快UASB 反应器的启动。     

UASB处理养猪场废水条件下进水浓度对污泥颗粒化的影响

UASB能够在很高负荷下稳定运行的重要原因在于反应器内形成的厌氧颗粒污泥。该文研究了利用UASB处理猪场废水时进水COD浓度对污泥颗粒化的影响，结果发现：颗粒直径随进水浓度的上升而增高，受传质过程中所能进入颗粒内部的营养量所控制，因此要根据COD去除率的情况适时提高进水浓度，及时地随微生物数量的增加补充营养，促进污泥颗粒化；也可以避免因浓度变化太快引起细菌生长过快，污泥结构松散，沉降性能下降，COD去除率和产气率降低。     

农业废弃物两相厌氧处理技术的研究

以两只750ml UASB反应器分别作为酸化相和甲烷相进行农业废弃物厌氧处理的研究,两相中,都培养出了颗粒污泥。酸化相有机负荷达240kgCOD/m~3[bed]·d,HRT=1.6h,酸化率66％,COD去除率4％～8％,甲烷相有机负荷达88kgCOD/m~3[bed]·d,HRT=3.7h,COD去除率大于85％。两相COD总去除率大于90％,总有机负荷60kgCOD/m~3[bed]·d。并结合扫描电镜照片,对两相颗粒污泥的形成,菌体分布规律等进行了探讨。     

IC反应器处理猪场废水基质降解的动力学模型

为了研究IC反应器处理猪场废水的运行规律,依据IC反应器中有机物降解特性,假设IC反应器精细处理区和污泥床区水力流态分别为推流和全混流、基质降解速率与微生物浓度之间符合一级反应模型,并在此基础上,建立了IC反应器处理猪场废水基质降解动力学理论模型,根据IC反应器处理猪场废水的试验结果,确定了平均温度为(33±0.5)℃条件下的动力学参数;然后对模型进行了验证,结果表明,理论预测值与实测值误差大多≤10%,二者吻合较好,证明该动力学模型可为IC反应器处理猪场废水的实际运行和数据预测提供科学依据.     

烟草薄片生产废水中烟碱的厌氧降解及反硝化强化

为强化废水中烟碱的厌氧生物降解性能,对造纸法制烟草薄片产生的废水,在厌氧颗粒污泥UASB小试反应器中的生物降解进行监测和分析,测定了厌氧处理过程中烟碱的降解曲线,发现微生物对烟碱的降解过程可能涉及协同降解机理。提出了以反硝化反应强化厌氧过程中烟碱降解的思路,通过外加硝酸盐来诱导驯化厌氧颗粒污泥中硝化菌的代谢活动,经过驯化,厌氧颗粒污泥UASB小试反应器出水中烟碱浓度由120 mg/L以上降至约25 mg/L,同时反硝化反应促进了废水中其他有机物的深度降解,出水化学需氧量（CODCr）由约600 mg/L降至200～300 mg/L,反硝化强化造纸法烟草薄片废水中烟碱生物降解作用明显。     

农业废弃物两相厌氧处理技术的研究

以两只750mlUASB反应器分别作为酸化相和甲烷相进行农业废弃物厌氧处理的研究,两相中,都培养出了颗粒污泥。酸化相有机负荷达240kgCOD/m³[bed]·d,HRT=1.6h,酸化率66％,COD去除率4％～8％,甲烷相有机负荷达88kgCOD/m³[bed]·d,HRT=3.7h,COD去除率大于85％。两相COD总去除率大于90％,总有机负荷60kgCOD/m³[bed]·d。并结合扫描电镜照片,对两相颗粒污泥的形成,菌体分布规律等进行了探讨。     

好氧颗粒污泥的研究新进展

好氧颗粒污泥是近年发现的,在好氧条件下自发形成的微生物细胞之间自身固定化的一种形式,具有良好的沉降性能、较高的生物量和在高容积负荷条件下降解高浓度有机废水的良好生物活性.污泥颗粒化过程是一个多阶段的过程,取决于废水组成、操作条件和适当的选择压等因素.COD和DO浓度对好氧颗粒污泥的同步硝化反硝化反应有明显影响.COD浓度在400～1200mg/L范围内,好氧颗粒污泥去除COD的能力均在85%以上.颗粒污泥能吸附有机物,使废水中COD浓度快速下降.COD浓度＜800mg/L,,好氧颗粒污泥具有良好的脱N能力,N去除率最高达85.3%.在溶氧浓度为1～4 mg/L条件下,颗粒污泥对COD去除率均在90%以上.不同的溶氧浓度对N的去除率有一定影响,在溶氧浓度3mg/L时,N去除率最高,达83%.本文对好氧颗粒污泥的基本特征和微生物相、好氧颗粒污泥形成的主要影响因素及其颗粒化反应器等进行综述,并对好氧颗粒污泥在环境工程中的进一步应用提出展望.     

猪场废水生化处理工艺研究

针对猪场废水有机物、氮、磷含量高的特征，应用上流式厌氧污泥床(UASB)和序批处理反应器(SBR)相结合废水处理工艺，研究了不同水力负荷条件下对COD、BOD、氨氮去除率的影响。研究结果表明，在COD 2～8 kg/(m³·d)条件下，COD的去除率在60%～73%之间，效果较稳定；SBR在去除氨氮中效果十分明显，去除率达80%～95%。     

简化低温放热法用于葡萄叶片耐霜冻能力评价

为探索池塘工程化跑道式循环水养殖系统中养殖区跑道内流场分布及集污区固相颗粒分布特征,该文以稠密离散相模型对养殖系统进行流速仿真,并对9组0.03～2.00 mm不同颗粒直径的总悬浮固体颗粒进行数值模拟。结果表明：养殖跑道内水流处于缓流状态,在水面区域形成的高速流场受重力和惯性作用沿养殖跑x轴方向由液面向底部下扫推进,推进到底部后流场趋于稳定。下扫推进过程中在前挡水墙与底部之间形成固有回流区,回流区特征长度与推水口平均流速呈线性关系。固相颗粒在养殖跑道对应的集污区里呈"U"形沉积分布,其中直径大于1.3 mm的固相颗粒沉积率在85%以上,直径小于0.60 mm的沉积率在44.13%以下,总沉积率为37.77%。研究表明,使用DDPM模型可初步评估池塘工程化跑道式循环水养殖系统设计对固相颗粒沉积的影响,系统中集污区对直径0.60～2.00 mm的固相颗粒的沉积效果显著。     

池塘养殖跑道流场特性数值模拟及集污区固相分布分析

为探索池塘工程化跑道式循环水养殖系统中养殖区跑道内流场分布及集污区固相颗粒分布特征,该文以稠密离散相模型对养殖系统进行流速仿真,并对9组0.03～2.00 mm不同颗粒直径的总悬浮固体颗粒进行数值模拟。结果表明：养殖跑道内水流处于缓流状态,在水面区域形成的高速流场受重力和惯性作用沿养殖跑X轴方向由液面向底部下扫推进,推进到底部后流场趋于稳定。下扫推进过程中在前挡水墙与底部之间形成固有回流区,回流区特征长度与推水口平均流速呈线性关系。固相颗粒在养殖跑道对应的集污区里呈“U”形沉积分布,其中直径大于1.30 mm的固相颗粒沉积率在85%以上,直径小于0.60 mm的沉积率在44.13%以下,总沉积率为37.77%。研究表明,使用DDPM模型可初步评估池塘工程化跑道式循环水养殖系统设计对固相颗粒沉积的影响,系统中集污区对直径0.60～2.00 mm固相颗粒的沉积效果显著。     

自搅拌厌氧折流板反应器连续处理猪场废水的效果

该研究以猪场废水为处理对象,采用自搅拌厌氧折流板反应器（self-agitation anaerobic baffled reactor,SaABR）开展200 d的连续中温厌氧消化试验,考察在水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）3、2、1和0.5 d梯度缩短的过程中,SaABR截留微生物的效果以及反应器的产气性能、稳定性和污泥比产甲烷活性（specific methanogenic activity,SMA）。同时,该研究还开展了全混式反应器（completely stirred tank reactor,CSTR）78 d的连续对比试验。试验发现,SaABR具有良好的截留微生物的作用,在HRT 3 d时SaABR第1至第4取样口污泥挥发性固体（volatile solid,VS）浓度分别为10.2、4.1、44.2和2.5 g/L,而CSTR污泥VS质量浓度仅为2.6 g/L。较高的微生物量显著提高了有机物的降解率并降低了出水的有机酸浓度。随着HRT的缩短,SaABR的降解率也呈现下降。在HRT 1 d时,SaABR的单位VS产甲烷率为0.43 L/g,即使在HRT 缩短到0.5 d时,仍然可实现稳定的发酵产气（单位VS产甲烷率为0.24 L/g）,而CSTR反应器由于微生物洗出不能在HRT 1 d时连续产气。该研究的结果显示,SaABR反应器所具有截留微生物的良好特性,为养殖粪水的处理提供参考。     

固体有机废弃物厌氧发酵反应器微生物载体选择研究

本研究以新鲜牛粪为处理对象,提出了手动循环物料筛选载体的方法,自行设计了试验装置,并利用其进行了微生物载体材料的筛选试验。研究比较了产甲烷菌在不同载体上的富集情况,结果表明载体材料和表面性状对厌氧发酵产气率、微生物贮藏效果影响显著,其中活性炭颗粒的产气和微生物贮藏效果最好。可作为厌氧发酵处理牛粪时的微生物载体材料。     

固定床厌氧反应器处理高浓度糖蜜废水

为开发高效处理高浓度有机废水的厌氧沼气发酵技术,以活性炭纤维作为生物膜载体,在实验室规模上对固定床厌氧反应器处理高浓度糖蜜废水的运行性能进行了研究。初始进水COD为5 000 mg/L,水力停留时间（HRT）保持在2 d左右。在进水COD为47 000 mg/L以内时,相应的有机容积负荷（OLR,COD含量）达到21.38 kg/(m3×d),COD去除率保持在86%以上,沼气容积产气率为9.51 L /(L×d),甲烷容积产气率为6.46 L /(L×d);当OLR进一步从21.38 kg/(m3×d) 逐步升高到35.13、39.06、44.88 kg/(m3×d) 时,COD去除率从86.48%分别降低到74.40%,67.02% 和63.50%,相应的沼气容积产气率为13.71,13.98和11.44 L/(L×d),甲烷容积产气率为8.84,8.67和5.89 L/(L×d)。进水的pH值通常在3.5～5.6之间,OLR低于35.13 kg/(m3×d) 时,无需对pH值进行中和调节,出水的pH值自然维持在6.8～7.6的良好状态,超出此范围,则需加碱对进水的pH值作适当调节。最终进水COD高达78 600 mg/L,相应的OLR为44.88 kg/(m3×d)。在165 d的运行过程中污泥形成量小,没有发生堵塞现象,固定床厌氧反应器表现出高效的处理酸性高浓度有机废水和较强的抗负荷冲击的能力。     

厌氧发酵反应器一维稳态传热模型的建立与验证

在北方高寒地区,采取适当的加热及保温措施,确保沼气厌氧发酵所需的稳定温度,是关系到沼气工程冬季能否正常运行的关键所在。厌氧发酵反应器传热耗热量是沼气发酵料液加热系统设计的最基本的数据,它直接影响着加热系统方案的选择、供热管道管径和加热器等主要设备的确定。该文在稳态传热理论的基础上,通过对集厌氧发酵和沼气收集为一体式的全地上反应器传热过程的理论分析,建立了一维稳态传热模型,并通过试验对传热模型进行了修正和验证。结果表明,通过模型计算得到的模拟值与实际值在统计上没有明显差异,传热模型可用于反应器耗热量的计算。这为今后大型沼气工程中厌氧发酵反应器热负荷的计算和反应器能耗的预测提供了依据。     

寒区低能耗厌氧发酵反应器热工性能参数研究

厌氧发酵反应器是沼气工程中的核心装置,研究寒区低能耗厌氧发酵反应器,不仅有助于降低沼气工程的能量损耗,提高耗能与产能的产出比,而且对大中型沼气工程在北方寒冷地区的推广与应用尤为重要。低能耗厌氧发酵反应器围绕的核心问题就是在保证反应器厌氧发酵功能的前提下,能的"量"和"质"合理有效利用程度。该文以建筑于地上全混合式厌氧发酵反应器为研究对象,采用能量分析和?分析方法,从反应器的体形、围护结构保温性能以及低?供热方式等方面对寒区低能耗厌氧发酵反应器节能特性进行了分析和研究,得到了低能耗厌氧发酵反应器最佳体形为高径比为1∶2的圆柱形;提出了哈尔滨、沈阳、北京地区在冬季室外计算温度下不同规模节能型反应器顶部、侧壁围护结构导热热阻的阈值;中温厌氧发酵反应器低?热水供热系统进出口温度分别为45和38 ℃,供热系统?效率为86%,反应器供能与用能间能级差为0.018,表明能级匹配合理,用能效率较高。该研究结论可为今后寒区低能耗厌氧发酵反应器的节能设计提供参考依据。     

餐厨垃圾干发酵滚动式质热交换反应器设计与性能试验

为解决干式厌氧发酵传质传热效果差,易造成微生物生长代谢不均匀等问题,该研究设计一款反应器,利用罐体滚动代替搅拌,使底物自由混合,大幅度解决了干式发酵的阻碍。通过中温批次发酵验证反应器性能,并与搅拌式反应器进行对比,结果表明:滚动式反应器发酵过程中甲烷体积分数最高达74.89%;发酵前期挥发性脂肪酸有一定程度的积累,但在中期被迅速消耗,且未对产气和pH值造成明显影响;底物挥发性固体去除率高达68.74%,发酵体系稳定。微生物群落结构随着发酵进行,不同时期呈现动态变化,厚壁菌门(Firmicutes)是发酵体系中绝对的优势细菌门,最主要的古菌门是广古菌门(Euryarchaeota)。混合营养型的甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)伴随着发酵的推进成长为绝对优势甲烷菌属。     

用于牛粪液厌氧消化的推流式和完全混合式反应器性能研究

对推流式反应器(PFR)和完全混合式反应器(CSTR)用于牛粪液厌氧消化的性能进行了比较研究。在中温35℃下，对进料浓度40、80和128 g/L的3种牛粪液分别进行了试验。结果表明，CSTR比PFR具有更好的去除VS(挥发性固体)和产生物气的性能，在进料浓度为40、80和128 g/L时，CSTR中VS去除率比PFR中分别提高了17.4%～21.5%，3.9%～21.5%和0.5%～5.3%。在最优进料浓度80 g/L下，CSTR获得了最高的容积产气率和单位VS产气量，比PFR中提高了9.8%～25.9%。研究认为，CSTR中的搅拌作用加强了微生物与物料之间物质的传递，提高了降解去除有机物和产生物气的消化效果。因此，在牛粪液厌氧消化时，推荐使用CSTR反应器。     

分段组合式厌氧反应器的运行性能

为研发高效厌氧生物反应器,采用模拟有机废水,对分段组合式厌氧反应器的运行性能进行了研究。试验结果表明：该反应器具有很高容积效能,容积负荷可达110.97?g/(L·d),容积负荷去除率可达84.35?g/(L·d),容积产气率可达57.00?L/(L·d)。该反应器内的基质浓度及中间产物浓度较高,平均化学需氧量和挥发性有机酸浓度分别是常效反应器相应值的18.49倍与37.52倍,可提供较大的反应推动力。该反应器具有良好的运行性能,但趋近满负荷时性能参数波动较大,易导致反应器工况失稳。     

分离式两相厌氧发酵渗滤液回流对发酵过程影响

为研究分离式两相厌氧发酵工艺中渗滤液回流对其发酵过程的影响,在试验室对分离式两相工艺流程进行模拟,实现两相间渗滤液相互回流。比较分析渗滤液在喷淋和浸泡两种回流方式下的产气性能,重点分析两种回流方式下渗滤液pH值、挥发性脂肪酸总量及成分的变化以及其与产气量之间的关系,并计算出两种回流方式下的单位物料TS产气量,试验结果表明：分离式两相厌氧发酵工艺中,系统在渗滤液浸泡回流方式下稳定性更好,产气性能更佳,累计产气量是喷淋回流方式的2倍,其物料单位质量TS产气量可达217.88 mL/g。     

木质纤维素原料厌氧生物降解研究进展

分析了木质纤维素原料生物降解特性的分析,重点从两个方面介绍了利用这种原料进行厌氧生物降解产沼气的研究进展:原料预处理技术,包括物理处理、化学处理、生物处理以及热处理技术;厌氧发酵工艺,包括单相发酵和两相发酵工艺,以及混合原料发酵工艺,并简要探讨了木质纤维素原料厌氧生物降解进一步的研究和发展方向。