内循环厌氧反应器处理葡萄糖配水的启动研究

内循环（Internal circulation)厌氧反应器是一种具有容积负荷高,占地少、投资省等突出优点的新型厌氧生物反应器作者以葡萄糖配水为水样进行了小试试验,探索了内循环氧反应器的启动规律。试验结果表明：1．当反应器的容积负荷达到6kgCOD.m^-3d^-1时,能够形成不连续内循环。随着容积负荷的提高,循环之间的间隔越来越短,然后为零,此时容积负荷约为15kgCOD.m^-3d^-1;2当进水溶解进COD为8000－11000mg.L^-1时,出水溶解性COD为480－1600mg.L^-1,水力停留时间约为5．4h,容积负荷达到31．4－45．0kgCOD.m^3-d^-1,内循环良好。     

搅拌频率对粪秸高含固率连续产甲烷反应器启动性能的影响

为实现粪秸清洁化、高效化厌氧产甲烷,试验在自制的纤维质物料高含固率连续产甲烷反应器中,以油菜秸秆和牛粪为原料,在中温条件(37℃±1℃)下研究了2个搅拌频率(8 r·min~(-1)和35 r·min~(-1))对该反应器启动阶段产甲烷效率的影响。结果表明,在仅添加牛粪和出料回填的条件下,低频率搅拌反应器(R1)和高频率搅拌反应器(R2)均能在5 d后稳定产气,产甲烷效率没有显著差异。在牛粪和秸秆混合进料、含固率分别为10%和15%的条件下,低搅拌频率会提高反应器甲烷产率,且会使物料在反应器内产生更加明显的空间异质性,反应器上部VFAs浓度显著高于下部。当TS=10%,进料VS为0.46 kg·d~(-1)时,R1的平均比甲烷产率和容积甲烷产分别为123.54 L·kg~(-1)VS_(added)和1.13 L·d~(-1),比R2高11.08%和10.78%;当TS=15%,进料VS为0.69 kg·d~(-1)时,R1的平均特殊甲烷产率和容积甲烷产率分别为94.84 L·kg~(-1)VS_(added)和1.31 L·d~(-1),比R2高11.68%和11.82%。上述研究结果为该反应器利用粪秸在高含固率条件下实现快速启动和高效产甲烷提供了理论依据和工艺参数。     

用旧罐改造成IC厌氧反应器处理柠檬酸废水

本文报导了一个直径12 m,高15 m处理柠檬酸废水的UASB改造成内循环(IC)厌氧反应器的运行结果:容积有机负荷达到24.6 kgCOD· m-3d-1,COD去除率大于90%,HRT 6.9 h.     

氨水与冻融复合改性玉米秸秆对其高温厌氧消化过程的影响

文章采用CSTR高温反应器进行改性玉米秸秆厌氧消化实验,观察3个有机负荷(1.6,1.8和2.0 g·L~(-1)d~(-1))阶段下高温厌氧消化产甲烷性能变化和过程指标变化。实验结果表明,氨-冻融组玉米秸秆高温厌氧消化产甲烷性能最好,其单位VS产甲烷量在3个有机负荷条件下分别为314,309和306 mL·g■,比未处理组分别提高了16.1%,19.3%和22.6%,比水-冻融提高了8.9%,10.6%和13.8%。且随着有机负荷的提高,3个高温系统厌氧消化过程指标(挥发性脂肪酸、pH值、氨氮、碱度和溶解性COD)值呈现出了一定的规律,且稳定性均良好,其中,氨-冻融组厌氧消化系统过程中氨氮值为658～1148 mg·L~(-1),未达到抑制值。因此,对于工程应用来说,氨-冻融复合改性可作为提高玉米秸秆厌氧消化产甲烷量和生物降解性的一种重要方式。     

CSTR处理低浓度豆腐废水的启动研究

为探究全混合式(CSTR)反应器处理豆腐废水的启动实验,在常温条件下对自行设计的CSTR反应器进行了相关实验。结果表明：在启动后的运行时间30 d后,进水COD为3500 mg·L^-1,水力滞留时间为10 d, COD去除率达到了99.51%,池容产气率达到了0.46 L·L^-1d^-1,甲烷的质量分数达到60.69%。所以,对CSTR高效厌氧反应器的低浓度废水启动方式是可行的,对原豆腐废料的降解方式也是可行的,为今后对CSTR高效厌氧反应器的设计应用提供了一种新型启动方式。     

餐厨垃圾与青贮秸秆混合半连续厌氧消化

文章在中温(35℃)半连续实验条件下,以餐厨垃圾、青贮为原料,考察了4种混合比(10:0,9:1,8:2,6:4)原料的厌氧消化长期运行性能。结果表明,与单独餐厨垃圾厌氧消化相比,10%左右的青贮秸秆添加量能显著改善餐厨垃圾厌氧消化性能,在2.0 kg·m~(-3)d~(-1)负荷下,反应器内有机酸和SCOD浓度维持在较低水平;同时具有较高的有效碱度和较稳定的pH值;VS去除率在75%以上,单位VS产气量达到613 mL·g~(-1)VS。此外,研究发现,以餐厨垃圾为主要原料的厌氧消化系统容易出现乙酸型酸积累问题。     

秸秆动态厌氧发酵影响因子研究

文章以玉米秸秆为例,研究了搅拌和进出料方式对秸秆厌氧发酵产气潜力的影响。结果表明,对于顶部进料动态厌氧消化装置,适当搅拌可以显著增加产气量,平均池容产气率比不搅拌反应器提高了65.4%。相对于底部进料,"顶部进料-搅拌"方式并没有表现出运行优势,其池容产气率仅提高了2%,并且表现出出渣困难。研究还表明,底部进料方式下秸秆高温(52℃±1℃)动态厌氧消化运行的最高有机负荷为4.71 kg TS·m~(-3)d~(-1)左右,产生的沼气中甲烷含量恒定在45%~47%之间。     

高浓度变性淀粉生产废水厌氧生物处理

利用膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器厌氧生物处理高浓度变性淀粉生产废水,通过逐步提高厌氧反应器的有机负荷在65天内完成厌氧反应器的启动,主要标志为颗粒化污泥的出现以及稳定的有机物(以COD表示)去除效果(达到74%),有机负荷达到6kg/m3.d.通过工程实践表明EGSB厌氧反应器可以有效地降解高浓度变性淀粉生产废水中的有机物.     

响应面法优化餐厨垃圾厌氧消化工艺条件

选取有机负荷,C/N和油脂含量3个厌氧消化工艺参数,以沼气容积产气率作为厌氧消化过程的响应指标,运用响应面法(RSM)优化餐厨垃圾厌氧消化工艺条件。实验结果表明,根据实验数据建立的1个二次多项式数学模型都具有高度耦合性,根据二次多项式方程运用响应面法单独优化的最优条件分别为有机负荷9.0 kg VS·m~(-3)d~(-1),油脂含量20%,C/N为50。在该条件下,系统容积产气率达7.096 m~3·m~(-3)d~(-1)。通过响应面分析方法确定了影响餐厨垃圾厌氧消化系统工艺条件的关键因素序列为:C/N有机负荷油脂含量。     

预处理和菌种驯化对剩余污泥连续厌氧消化的影响

为了提高剩余污泥厌氧消化的转化效率,文章探讨碱/超声联合预处理和菌种驯化对污泥厌氧连续消化的影响。实验结果表明:碱/超声联合预处理可以提高污泥的可生化性,污泥的SCOD增加了9742.9 mg·L~(-1),在后续的厌氧消化中甲烷产量提高20%;与原始菌种相比,驯化菌种可提高产甲烷量6%;污泥连续厌氧消化的最适有机负荷可达到2.3 kg VS·m~(-3)d~(-1),水力停留时间缩短为20 d。     

不同温度和有机负荷下猪场粪污沼气发酵产气性能

文章通过猪场粪污半连续沼气发酵试验,研究不同温度(10℃,15℃,20℃,25℃,30℃,35℃)和不同有机负荷条件下的产气性能,评估污染物去除效果,出水p H值,NH_3-N和挥发酸等指标变化特征。结果表明:最大容积产气率取决于温度,在10℃,15℃,20℃,25℃,30℃,和35℃温度下的最大容积产气率分别是0.071 L·L~(-1)d~(-1),0.271 L·L~(-1)d~(-1),1.173 L·L~(-1)d~(-1),1.948 L·L~(-1)d~(-1),2.196 L·L~(-1)d~(-1),2.871 L·L~(-1)d~(-1);此时COD去除负荷分别为0.760 g COD·L~(-1)d~(-1),0.943 g COD·L~(-1)d~(-1),3.053 g COD·L~(-1)d~(-1),4.010 g COD·L~(-1)d~(-1)和4.693 g COD·L~(-1)d~(-1),COD去除率分别为71.8%,82.6%,80.3%,87.9%,88.1%和88.8%。在10℃~35℃温度下,挥发酸浓度均随着有机负荷的增加而增加。在20℃~35℃的高有机负荷阶段,已产生挥发酸积累的现象,但均在1000 mg·L~(-1)以下,未达到抑制浓度;在10℃,当有机负荷1 g TS·L~(-1)d~(-1),挥发酸浓度1000 mg·L~(-1),容积产气率开始下降。     

铵氮对ASBR装置厌氧污泥产甲烷活性的影响

为研究铵氮对处理餐厨垃圾的厌氧污泥产甲烷活性的影响,文章设计了甲烷转化率和日均甲烷产量与进水铵氮(NH~+_4-N)浓度负荷的对应关系两种判断方法,用于确定铵氮(NH~+_4-N)对厌氧污泥产甲烷活性的毒性负荷。结果表明:中温条件下(30℃～35℃),以模拟餐厨垃圾组分的混合短链脂肪酸为厌氧序批间隙式反应器(Anaerobic sequencing batch reactor,以下简称ASBR)的进水基质,测定铵氮(NH~+_4-N)对厌氧污泥产甲烷活性的毒性负荷,发现厌氧污泥对铵氮(NH~+_4-N)有一定的耐受能力;在进水铵氮(NH~+_4-N)浓度≤1 g·L~(-1)时,对厌氧污泥的产甲烷活性无显著影响,但当进水铵氮(NH~+_4-N)浓度在1.5～7.5 g·L~(-1)d~(-1)之间时,厌氧污泥产甲烷活性毒性负荷两种判定方式,即厌氧污泥中的甲烷日均产量和甲烷转化率均与铵氮浓度呈现明显负相关关系,由此可得,使厌氧污泥活性下降10%和50%的铵氮(NH~+_4-N)浓度分别为1.61 g·L~(-1),1.88 g·L~(-1)和6.82 g·L~(-1),6.69 g·L~(-1)。实验说明适当的铵氮(NH~+_4-N)可以提升ASBR中厌氧污泥的产甲烷活性,但过高的铵氮(NH~+_4-N)浓度则会抑制产甲烷活性。     

厌氧折流板反应器处理大豆蛋白废水的运行特性

为考察厌氧折流板反应器(ABR)处理大豆蛋白生产废水的效能及其运行特征,采用一个有效容积为28L的四格室ABR进行了试验.采取分阶段提高进水COD浓度的方式来驯化污泥和增加负荷.在100 d的运行中,研究并考察了启动情况和有机负荷对其的影响.结果表明:以啤酒厂二沉池排放的剩余污泥为种泥,在污泥接种量MLVSS为18.0 g·L-1,进水COD浓度2000 mg·L-1,HRT 39.5 h,(35±1)℃等条件下,可在31天内成功启动并达到初步稳定运行,COD去除率达到96%左右;同时ABR具有较强的抗冲击负荷能力,当进水COD浓度提高到10 g·L-1,即OLR为 6.0 kg·m-3d-1时,ABR仍能实现安全稳定运行,其COD去除率可以稳定在98%左右.     

盐分对ASBR装置厌氧污泥产甲烷活性的影响

为研究盐分对处理餐厨垃圾的厌氧污泥产甲烷活性的影响,文章设计了甲烷转化率和日均甲烷产量与进水Na Cl浓度负荷的对应关系的两种判断方法,用于确定盐分对厌氧污泥产甲烷活性的毒性负荷。结果表明:中温条件下(30℃～35℃),以模拟餐厨垃圾组分的混合短链脂肪酸为ASBR的进水基质,测定盐分对厌氧污泥产甲烷活性的毒性负荷,发现厌氧污泥对盐分有一定的耐受能力;在进水Na Cl浓度≤16 g·L~(-1)时,对厌氧污泥的产甲烷活性无显著影响,但当进水中的Na Cl浓度在24～64 g·L~(-1)d~(-1)之间时,厌氧污泥甲烷活性毒性负荷两种判定方式,即厌氧污泥中的甲烷日均产量和甲烷转化率均与Na Cl浓度呈现明显负相关,由此可得,使厌氧污泥活性下降10%和50%的Na Cl浓度分别为22.07 g·L~(-1),21.73 g·L~(-1)和51.22 g·L~(-1),50.74 g·L~(-1)。说明适当的盐分可以提升ASBR中厌氧污泥的产甲烷活性,但过高的盐分浓度则会抑制产甲烷活性。     

沼液回流提升推流式厌氧反应器运行效果研究

为了研究沼液回流对推流式厌氧反应器(PFR)厌氧消化效率的影响,文章采用有效容积为36 L的PFR,以牛粪为底物,进料浓度TS为7～10%,发酵温度38℃±1℃,水力停留时(HRT)为20 d条件下连续运行100 d。结果发现:50%的沼液回流能够提升反应器产气效率,在沼液回流运行期,日产气量最高达到57.92 L·d~(-1),容积产气率为1.58 L·L~(-1)d~(-1),甲烷含量为68.9%。平均挥发性有机物产气率为433.03 L·kg~(-1) VS (干物质产气率为366.99 L·kg~(-1) TS),相比于未回流沼液运行期提升42.46%,底物转化效率提高了17.84%。通过对沼液回流运行期的微生物群落组成分析可以看出,细菌主要以Firmicutes和Bacteroidetes具有降解纤维类及大分子的水解酸化菌为主。古菌则以Methanothrix和Methanospirillum为绝对的优势产甲烷菌为主。该研究结果可为以牛粪为原料的大型沼气工程提高整体效率和能量输出提供基础参考数据。     

厌氧流化床反应器处理酒糟废水的试验研究

本文对厌氧流化床(AFB)反应器的启动、运行特性和破坏后恢复方式进行了研究。递增负荷法连续启动方式证明是行之有效的。采用活性高的接种污泥和及时提高有机负荷有利于缩短启动时间。AFB反应器耐受冲击负荷能力较强,具有良好的稳定性。处理酒糟废水合适的有机负荷是50～55gCOD/L·d,COD去除率在94％左右。AFB反应器正常运行破坏后宜采用低浓度、大流量、小负荷方式恢复。     

奶牛粪压榨液厌氧消化过程中氨和硫化氢抑制原位解除工艺研究

厌氧消化是实现畜禽粪污资源化利用的重要手段,但传统厌氧消化过程运行效率较低,处理过程中氨(NH_3)和/或硫化氢(H_2S)抑制是造成系统不稳定甚至崩溃的主要原因。该研究利用自主研发的厌氧消化耦合氨和/或硫化氢抑制原位解除系统,以奶牛粪压榨液为原料,探讨实现其稳定、高效处理的可行性。监测了厌氧消化过程中不同有机物负荷下产气效果和消化液理化性质,包括pH值,NH_4~+,SO_4~(2-),有机酸(volatile fatty acids,VFAs),可溶性有机碳(soluble total organic carbon,TOC)等的变化情况。结果表明,奶牛粪压榨液高温厌氧消化最大负荷达10 g VTS·L-1d-1,沼气生产效率和甲烷含量分别为920.5 m L·L-1d-1和63.7%。通过沼气内循环并向反应器通入微量空气(通入量为沼气产生量的3%),可以使反应器内NH_4~+浓度维持在1000 mg·L-1以下,沼气中H2S的含量维持在50 ppm以下,沼气质量明显改善。     

酒精糟废水厌氧—好氧生物处理的研究

笔者对酒精糟废水进行了中温普通消化法间歇式模型试验,中温厌氧(UASB 反应器)——好氧连续流生物处理试验.试验得到 UASB 进水负荷为40kgCOD/m~3·d,COD 去除率达到95%,沼气产气率达到20m~3/m~3(池)·d,好氧处理后出水 BOD_5降低到60mg/l 以下,COD 可降低到200mg/l 以下,系统 COD 总去除率达到99%以上。处理1m~3废水可回收沼气17m~3。     

猪粪干式厌氧消化中试试验研究

试验采用牛粪消化液为接种物,在中温(36℃)条件下,对猪粪进行了干式厌氧消化中试试验。结果表明,随着进料量由300 kg·d~(-1)提高到450 kg·d~(-1),系统表现出了较好的稳定性,沼气产量为30~35m3·d~(-1),甲烷含量在57%~62%范围内,含水率下降到81%~82%,VS下降到71%~72%,VS去除率在40%左右,p H值在7.98~8.20范围内,碱度由15000 mg·L~(-1)升高到23000 mg·L~(-1)。随着试验的进行,系统氨氮浓度不断增加,为了防止氨氮抑制情况的发生,从第42天开始对出料进行固液分离,只回流沼渣,最后氨氮浓度稳定在5000 mg·L~(-1)左右,游离氨浓度在750 mg·L~(-1)左右,厌氧消化系统没有出现明显的抑制现象。但就产气情况来看,随着进料量的提高,产气量并没有上升,系统现阶段处于抑制平衡状态。     

黑龙江省生猪养殖废水沼气工程最适运行温度模拟分析

文章利用猪粪水半连续厌氧发酵实验数据和黑龙江省近五年的逐日气温,计算了黑龙江省沼气工程的最适运行温度。计算结果表明:在14℃～35℃,有机负荷为3 gVS·L~(-1)d~(-1),水力停留时间为15天的条件下,黑龙江省沼气工程的最适运行温度均为20.6℃,此时产能与耗能的比值为1.17。根据黑龙江省历史日平均最低温度计算了沼气工程厌氧反应器的保温层厚度,并在黑龙江省进行了沼气工程验证,结果表明:在黑龙江地区,当保温材料PS厚度为86 mm厚时,沼气工程的日最大温降小于0.5℃,池容产气率大于0.5 m~3·d~(-1)L~(-1)。该文可为寒区沼气工程节能增效提供计算方法和技术支持。