城市生活垃圾特性及其厌氧消化产甲烷潜能研究

文章以城市生活垃圾为原料,对比分析城市生活垃圾快速好氧发酵预处理前后理化特性的变化,并通过批式厌氧消化实验对预处理前后的厌氧消化产甲烷潜能进行了对比研究。结果表明,经过快速好氧发酵预处理,城市生活垃圾pH值升至7.86,C/N下降至30~35,碱度出现明显增加,易降解有机物部分降解,难降解有机物的百分含量增加。厌氧消化阶段,未处理和预处理城市生活垃圾中有机物单位VS累积产甲烷量分别为265.0~301.6 mL·g-1VS和308.3~358.4 mL·g-1VS,预处理垃圾单位VS累积产甲烷量比未处理高16.34%~18.83%;未处理和预处理城市生活垃圾中有机物VS去除率分别为75.87%~81.19%和81.28%~88.00%,预处理垃圾VS去除率比未处理高5.41%~6.81%。     

城市垃圾渗滤液厌氧消化试验研究

文章通过试验分析30℃条件下城市垃圾渗滤液的沼气发酵潜力。试验以垃圾渗滤液为发酵原料,实验室长期驯化的秸秆类厌氧活性污泥和猪粪为接种物,在30℃条件下,进行批量式沼气发酵试验。结果表明:接种物的种类和性质影响垃圾渗滤液的厌氧消化过程。以秸秆类厌氧活性污泥作为接种物,城市垃圾渗滤液的原料产气率为0.80 m L·g~(-1)COD,COD降解率为78.83%,氨氮含量提高了1.38倍,总磷含量有所下降,降解率为9.7%。但以长期驯化的猪粪为接种物,垃圾渗滤液厌氧消化过程发生酸化,不能成功启动。     

缺氧生物滤池处理城市污水微生物特性研究

本文对缺氧生物滤池常温下处理城市污水的微生物特性进行了研究,结果表明,在反应器稳态运行条件下,微生物量沿填料层深度的垂直梯度明显;反应器内有机物降解主要遵循厌氧降解途径,参与降解过程的各类群微生物之间呈现良好的代谢平衡;硫酸盐还原菌不对产甲烷菌形成抑制.     

城市有机垃圾厌氧干发酵菌群与代谢产物特性研究北大核心

文章以城市有机垃圾为原料,采用一次投料批式中温(37℃)厌氧发酵工艺,分析了厌氧干发酵过程中主要菌群,包括厌氧产酸菌、厌氧氨化菌、产甲烷菌和厌氧纤维素降解菌的数量变化及代谢产物的特性。结果表明:厌氧菌中产酸菌和氨化菌最先增殖,产酸菌先于氨化菌达到最大值并占据优势地位。产甲烷菌在启动阶段初期基本没有增殖,第25 d左右达到最大值3.25×10~9个·m L^(-1),随后产甲烷菌在整个盛产期数量维持在这一数量级上。厌氧纤维素降解菌菌数呈现缓慢增长的趋势,直到投料的第45 d才增加到10~6个·m L^(-1)。了解发酵过程中菌群间的作用及代谢产物的特性,协调各微生物的稳定生长,是保证沼气发酵正常运行的必要条件,本试验为城市有机垃圾的无害化处理和资源化利用奠定基础。     

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％.     

高效脱色菌的特性及其在染化废水厌氧处理中的生物强化作用

从活性污泥等微生物源中分离、筛选获得10株高效脱色菌，经鉴定其属于Pseudomonas,Bacillus，Xanthomonas，Erwinia，Alealigenes，Plesiomonas。对艳红染料生产废水脱色试验表明最适温度30℃，pH6.6～8.0，湿细胞浓度20～30!g*L-1;静置培养（兼氧）脱色率高于振荡培养；外加NADH、NADPH、易降解有机物和有机废水可强化脱色菌的脱色性能。为实现脱色菌的资源化应用，试验将PseudomonasD18,ErwiniaD17,AlcaligenesD19andPlesiomonasD124株脱色菌制成混合培养物和固定化细胞，分别投加于处理染化废水的厌氧反应器，结果发现在相同COD负荷、水力负荷条件下，投加固定化细胞的反应器，其脱色率可提高5!%～10!%，出水苯胺浓度提高40!%～65!%。电镜观察发现脱色菌在胶团内外持留、增殖。厌氧反应器性能的改善主要通过功能性微生物生物量和相关基因库量的增加而实现。     

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.     

厌氧分解木质纤维素水解残渣中难降解性糖类研究

木质纤维素的生物炼制普遍存在纤维素水解不完全的问题。难降解性糖类大量存在于水解残渣中,既降低了纤维素的糖得率,也影响了水解残渣的回收利用。文章利用厌氧微生物来分解水解残渣中的难降解性糖类并将其转化为沼气,研究了不同温度和接种比例条件下难降解性糖类的厌氧降解性能。结果显示,厌氧消化后水解残渣中聚糖含量显著降低;厌氧分解后的聚糖含量随接种比例的增大而降低,聚糖降解率随接种比例的增大而升高,高温条件下的降解程度高于中温条件。优化条件下,厌氧分解后葡聚糖和木聚糖含量分别降低至4%和1%左右,水解残渣的累积甲烷产量可达184.70 mL·g~(-1) VS。研究结果证实了厌氧分解水解残渣中难降解性糖类的可行性,为木质纤维素生物炼制过程水解残渣的回收利用提供了新的途径。     

基于pH值调控的厌氧酸化产物分布及微生物群落特征研究

针对果蔬和餐厨垃圾等易降解有机固体废弃物厌氧消化过程的酸化问题,国内外学者通常采用两相厌氧工艺替代传统的单相厌氧工艺。为进一步提高两相厌氧工艺的高效性和稳定性,文章考察了不同pH值(4.0,5.0和6.0)条件下有机物厌氧酸化产物分布情况和调控效应;并对稳定形成的产酸微生物群落结构进行了分析。结果表明,pH值控制能明显提高反应器酸化率;pH值为5.0和6.0时反应器酸化率较高,其最高值均超过70%,前者酸化产物以乙醇、乳酸和乙酸为主,后者则出现有大量丙酸(约占总产酸量50%),因此,pH值控制为5.0有望作为有机物产酸相的优选条件。pH值为5.0时形成的优势水解酸化菌属主要有Lactobacillus(8.9%),Prevotella(32.0%),Bifidobacterium(22.4%),Clostridium(22.3%)和Sporolactobacillus(11.4%),且优势菌属的典型代谢途径与实验过程中产物分布特征具有很好的一致性。     

苦杏壳木醋液抑菌活性和化学成分分析

以苦杏壳为原料经热解制取木醋液,研究其抑菌活性和理化性质,为苦杏壳木醋液作为一种植物源抗菌剂的应用提供理论依据.利用干馏法,分别在90～170℃、170～370℃和370～500℃ 3个温度段收集粗质木醋液,并经过静置、木炭粉吸附杂质、过滤等过程得精制木醋液.结果表明,精制得率随干馏温度的增加而降低,其中170℃～370℃段产量最大、pH值最低、有机酸含量最高、抑菌能力也最强.GC/MS分析170～370℃段木醋液,主要化学成分为酸类、酚类、醛类、酮类、醇类、呋喃和酯类等.其中,乙酸含量最高,占总量的22.41%,其次为糠醛和苯酚.初步确定其抑菌活性物质为酚类、乙酸和糠醛.     

杨木炭对东北黑土吸附猪粪沼液氮素特性的影响

为探究杨木炭对东北黑土吸附猪粪沼液氮素特性的影响,明晰其吸附机理,选取杨木炭和壤质、砂质两种黑土,以活性炭作为标准比较炭,系统研究活性炭、杨木炭的粒径及添加比例、初始质量浓度、振荡时间、温度对黑土吸附、解吸猪粪沼液中氨态氮、硝态氮特性的影响规律,并拟合等温吸附模型和吸附动力学模型。结果表明:黑土对猪粪沼液氮素的吸附能力随着活性炭和杨木炭粒径的减小、添加比例的增加而显著增加;当粒径为0. 25 mm、添加比例10%时,添加杨木炭的黑壤土和黑砂土的氨态氮、硝态氮的吸附量为224. 8、107 mg/kg和212. 4、104 mg/kg,比空白纯黑壤土和黑砂土提高388. 7%、296. 3%和453. 13%、333. 33%,比添加活性炭的黑壤土和黑砂土降低19. 71%、10. 08%和12. 38%、7. 14%,但添加杨木炭比添加活性炭对吸附平衡后沼液中氨态氮、硝态氮浓度变化影响的差异均不超过2. 5%;添加活性炭黑土、杨木炭黑土、空白纯黑土和纯炭对猪粪沼液中氨态氮的吸附过程为吸热反应,而对硝态氮的吸附过程为放热反应,且所有吸附过程均经历快速、缓慢、趋于平衡3个阶段,硝态氮快速吸附的时间更短; Freundlich、Langmuir模型和准二级模型均能较好描述其等温吸附过程和吸附动力学过程,Freundlich模型比Langmuir模型相对更优,吸附反应过程同时存在不均匀的多分子层表面物理吸附和均匀的单分子层化学吸附;添加活性炭、杨木炭黑土对沼液中氨态氮、硝态氮的吸附量越大,解吸率也越大,但解吸量远小于有效吸附量,添加杨木炭的黑壤土和黑砂土对氨态氮、硝态氮的有效吸附量比添加活性炭的黑壤土和黑砂土减少14. 57%、9. 19%和5. 34%、5. 74%。杨木炭在提高黑土对猪粪沼液氮素的吸附能力、减少猪粪沼液氮素损失方面的效果优良,可为杨木炭和猪粪沼液在东北黑土改良方面的深入研究提供理论依据。     

添加木醋液和生物炭对堆肥重金属钝化的影响

腐殖质(HS)是有机肥养分质量的重要指标。在堆肥过程中,生物炭和棉秆木醋液的添加会导致堆体内部环境发生变化,但HS的化学性质变化尚不明确。本研究利用火焰原子吸收仪检测了重金属(HMs)(例如Pb、Cr、Cd、Ni)的形态,运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)方法和三维激发发射矩阵荧光光谱(3D-EEM)方法以多个角度表征HS与HMs的络合物。同时,采用数理统计、相关性分析和冗余分析(Redundancy analyses, RDA)比较了试验组的腐熟指标(温度、pH值)、腐殖化能力(HS、富里酸(FA)、胡敏酸(HA)、胡敏酸与富里酸之比(H/F))、官能团等。研究结果显示,木醋液处理能使堆肥腐殖化程度相对较高,且位于波数876～835 cm^-1的峰值明显增强表明芳香结构在不断累积,H/F最终均达到2.3以上。T1处理组生物炭处理的HS含量位于T4和T3处理组之间,H/F最终达到3.67。T1处理组对Cr钝化过程,交换态最终钝化比例至2%。T4处理组在Pb钝化过程中,最终残渣态的比例高达68%。Cd受T4处理组影响较大,最终表现为氧化态分别向交换态、还原态、残渣态转...     

化学强化初沉污泥厌氧消化产甲烷潜力研究

该试验以化学强化初沉污泥为研究对象,采用中温/高温(35℃/55℃)厌氧消化方法,研究采用化学一级强化处理工艺(CEPT)产生的化学强化初沉污泥厌氧消化产甲烷效果,并对比化学强化初沉污泥在中温、高温工况的厌氧消化产甲烷性能,明确适合化学强化初沉污泥的处理工艺.研究结果表明,化学强化初沉污泥单位VSS累积产甲烷量和VSS...     

棉秆生物炭去除水中Zn(Ⅱ)的试验研究

为探究棉秆生物炭(棉秆炭)对重金属Zn(Ⅱ)的去除作用,利用水平管式炉分别在400℃、500℃、600℃热解温度下制备棉秆炭,进行Zn(Ⅱ)的吸附试验。对比棉秆炭、木质和煤质活性炭对不同浓度溶液中Zn(Ⅱ)的去除效果。分析棉秆炭的元素含量和官能团变化等性质,以揭示吸附机理。结果表明,棉秆的DTG曲线在327℃出现最大值,温度高于600℃时,DTG曲线趋于稳定,棉秆的热解基本完成。随热解温度的升高,炭产率、H/C和O/C元素比均下降,说明棉秆炭芳香化程度和碱性增强,含氧极性官能团数量减少,红外分析印证了以上结论。去除率上,棉秆炭与Zn(Ⅱ)初始浓度和热解温度负相关,木质活性炭与Zn(Ⅱ)初始浓度正相关;吸附量上,棉秆炭、木质和煤质活性炭与Zn(Ⅱ)初始浓度正相关,棉秆炭与热解温度负相关。当Zn(Ⅱ)溶液浓度为2 mg/L时,棉秆炭的吸附性能优于木质和煤质活性炭,当Zn(Ⅱ)溶液浓度为10 mg/L、50 mg/L时,木质活性炭的吸附性能优于棉秆炭和煤质活性炭。棉秆炭吸附Zn(Ⅱ)的机理包含配位反应和离子交换。     

牛粪厌氧发酵污泥回流试验

为提高两阶段厌氧发酵系统的效率,对混合使用在线活性污泥与后储罐最佳活性时段污泥的污泥回流工艺进行了研究。综合回流试验以进料质量分数、日进料量和污泥回流比为影响因素,以COD去除率、产气量为评价指标,采用二次回归旋转试验设计,研究COD去除率和产气量在各参数影响下的变化规律。结果表明：进料质量分数、日进料量和污泥回流比是影响两个评价指标的主要因素,其中混合污泥回流量的影响显著;试验得出该厌氧发酵系统的最优工艺参数为进料质量分数8.21%、日进料量7.15L/d、污泥回流比30%。     

碱性树脂对厌氧发酵的影响

为研究碱性树脂的添加对秸秆厌氧发酵活性污泥的影响,比较研究了中温37℃条件下,接种污泥利用糖为底物进行驯化时的产气率、产甲烷率、pH值等指标的变化情况。研究结果表明,经碱性树脂驯化的活性污泥总固形物(TS)和可挥发性固形物(VS)含量与未经碱性树脂驯化的活性污泥相比降低了12.66%和19.25%。利用秸秆发酵产气阶段,对照组在第10d达到产气高峰,最高总产气量1100ml,产甲烷率为71%;而加入碱性树脂的实验组在发酵的第3~6d就形成一个产气高峰,并且最高总产气量为1550ml气体,产甲烷率可达到83%。     

铁氧体对活性污泥法处理农村生活污水中氨氮的影响

为了提高活性污泥法的污泥活性和对污水的降解效率,基于磁性作用,采用铁氧体强化活性污泥法作为一种新型的污水生物处理方法,向常规活性污泥法反应器中加入适量磁化后的廉价的铁氧体粉末,提升活性污泥的活性,增加系统中的污泥浓度(MLSS),对农村生活污水中NH3-N进行高效处理,并提高活性污泥沉降速率.研究表明,向生物反应器中投加铁氧体后,反应器的启动时间缩短了2 d;当铁氧体的投加量为375 mg/L和2 500 mg/L时,反应器对NH₃-N的去除率分别提高了26%和27%.同时,向生物反应器中投加铁氧体使水力停留时间缩短了1 h,并扩大了反应器的适应温度及DO变化范围.本研究成果可以为农村污水深度处理提供一种新思路、新方法.     

打捆秸秆干湿联合发酵工艺技术研究

为充分利用厌氧干发酵工艺批次处理能力强并有效克服其物料发酵不彻底导致的产气效率低的难题,引入干湿联合厌氧发酵工艺。以水稻秸秆和新鲜猪粪为发酵原料,在35℃及发酵底物初始TS浓度为20%条件下进行厌氧干发酵,其中一组处理在实验第20 d时用纯净水将发酵底物TS浓度调节为9%改为湿发酵,两者对比结果表明:相比于干发酵,该干湿联合厌氧发酵工艺可有效提高稻秸纤维素和半纤维素的降解率,其中纤维素降解率可由20.5%提高到31.1%,半纤维素降解率可由48%提高到54.8%,虽对产气中甲烷含量影响不大,但试验周期内物料累积产气量可提高19%以上。     

长链脂肪酸对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响及其相互作用研究

采用间歇培养实验研究了辛酸、癸酸和月桂酸等三种长链脂肪酸对UASB反应器厌氧颗粒污泥产甲烷活性的毒性，以及癸酸对辛酸和月桂酸抑制作用的影响。结果表明，辛酸、癸酸和月桂酸对UASB反应器厌氧颗粒污泥的产甲烷活性有严重抑制，对厌氧颗粒污泥最大比产甲烷活性产生50%抑制的浓度(IC