厌氧消化污泥体系的DNA-稳定同位素探针标记条件研究

DNA稳定同位素探针(DNA stable-isotope probing,DNA-SIP)是鉴别复杂环境中功能微生物的有力工具。获得足够的标记~(13)C-DNA是该技术的关键,但~(13)C-DNA的富集受很多因素的影响。本研究以~(13)C-葡萄糖为底物,考察了不同条件(离心转速,底物投加量和污泥固含量)对厌氧消化污泥体系的DNA-SIP标记效果。结果显示:相对低的转速、高底物投加量及低污泥固含量有助于~(13)C-DNA的富集。对本研究的厌氧污泥,45400 rpm超高速离心40h(20℃),100 mg~(13)C-葡萄糖投加量,0.4%(w/w)污泥固含量可以获得较高的~(13)C-DNA丰度。该结果有助于指导厌氧消化体系中功能菌群的鉴定,进而促进对厌氧产甲烷机制的理解。     

混凝工艺去除鸡粪厌氧消化液有机物及条件优化研究

文章介绍了混凝法去除鸡粪厌氧消化液出水有机物质的工艺及条件优化的研究。在实验室条件下,通过CODcr,SS的去除率评价混凝工艺效果。实验首先进行混凝剂以及助凝剂的筛选,然后进一步考察了特定混凝剂以及助凝剂的优化反应条件。试验结果表明:1.相对于其他混凝剂以及助凝剂,聚合氯化铝(PAC)以及阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)是比较优化的组合;2.水力条件是影响混凝效果的关键因素,最佳搅拌速度为250~300 r.min-1左右;3.用Ca(OH)2调节pH值为8.6,PAC投加量为2.0~2.5 g.L-1,CPAM投加量为40~50 mg.L-1时效果较优,去除率分别为82.9%与94.78%。因此,混凝沉淀法能有效去除鸡粪厌氧消化液中的CODcr和SS,有效降低后续处理压力。     

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。     

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。     

处理城市污水同时生产电能的微生物燃料电池

研究了以厌氧颗粒污泥上清液和城市污水接种的两套单池微生物燃料电池在处理城市污水时的产电性能。以破碎厌氧颗粒污泥上清液接种的微生物燃料电池具有较好的产电性能,以城市污水为试验用水时,外电路负载两端最高电压达433 mV,功率密度为117.5 mW.m-2;以城市污水接种的微生物燃料电池,在不投加营养盐及磷酸盐缓冲溶液的情况下,可以获得电能,但产电效果并不理想,而投加后,产电性能有较大提高,外电路负载两端最高电压为228.2 mV,功率密度为35.2 mV.m-2;对城市污水的COD去除率最高为39.7%,库仑效率最大可达60.6%。     

低浓度Fe3+和Cu2+对厌氧颗粒污泥性能的影响

在中温(35℃±1℃)厌氧条件下,以葡萄糖为有机碳源,采用间歇实验方法,研究了不同Fe3 ,Cu2 浓度对厌氧颗粒污泥比产甲烷活性及COD去除率的影响。结果表明,当Fe3 浓度为1 mg.L-1~25 mg.L-1时,其比产甲烷活性(SMA)在162.1~254.4 mL.g-1d-1之间,COD去除率最高可达92%,Fe3 起促进作用的最佳浓度为22 mg.L-1。当Cu2 浓度为1~25 mg.L-1时,其SMA在153.6~266.4 mL.g-1d-1之间,COD去除率最高可达92.8%。Cu2 起促进作用的最大浓度为20 mg.L-1,其中最佳促进浓度为10 mg.L-1。     

磷酸铵镁法回收污泥脱水液中磷的研究

城市污水厂厌氧消化污泥脱水液中含有高浓度的氨氮和磷酸盐,采用磷酸铵镁法可实现磷的回收,并减轻由于脱水液回流而导致的污水处理主工艺的氮、磷负荷提高.本文对投加镁离子从消化污泥脱水液中回收磷酸铵镁的主要影响因素进行研究,结果表明: 1)消化污泥脱水液中氨氮充足,只需保证镁磷摩尔比大于1∶ 1,pH值在8.5以上,磷酸盐去除率可达85%以上;2)相对于搅拌速度、搅拌时间、沉淀时间、是否投加晶种等因素,pH值对磷酸盐去除率影响最大,pH值分别为7.5, 8.5, 9.5时,磷酸盐去除率分别为56%, 87%和97%;3)消化污泥脱水液中本身含有的钙离子会导致磷酸铵镁纯度下降.     

厌氧消化液氨氮吹脱回收整体处理装置设计与中试试验

为了促进氨氮吹脱回收工艺处理厌氧消化液的工程化应用,针对投碱量较大、吹脱时易产生泡沫和能耗较高等问题,设计了一套厌氧消化液氨氮吹脱回收整体处理工艺装置。该整体处理装置由高效预处理单元、p H值调节单元及氨氮吹脱与回收单元3个功能单元组成,采用了低耗逆流循环吹脱方法。完成设计后在京郊沼气站进行了中试装置示范搭建,并于2015年8月—11月中旬进行了现场中试试验和工艺优化。结果表明,投加22 g/L生石灰时厌氧消化液pH值可达到运行要求值(10.5以上),并且在水温和气液比分别为(30.7±2.5)℃和960时,氨氮去除率可达(55.8±2.2)%。研究发现虽然投加石灰干粉具有简便性,但是利用率较低,采用投加石灰浆的方法可以有效避免投加干粉的缺陷,可减少7.5 g/L的投加量。同时研究发现不同厂商生石灰中有效氧化钙的含量差别较大,提升厌氧消化液pH值的性能存在较大差异,并分析得出了不同温度下的建议投碱量。该整体处理装置在常温和低气液比(0~1 000)条件下达到了相对稳定的氨氮脱除效率,具有较好的应用推广前景。     

铝盐对厌氧微生物产甲烷活性的影响研究

废水中铝盐含量增高以及铝盐的生物毒性使其对废水生物处理工艺中微生物产生的危害引起了人们的关注。本文以产甲烷活性为指标，通过投加氯化铝测定其对颗粒污泥的产甲烷毒性来研究铝盐对厌氧菌的危害。结果表明，铝盐使厌氧颗粒污泥的活性明显降低，但其毒性可以驯化，且清除铝盐后厌氧颗粒污泥的活性可以恢复。     

厌氧污泥修复沙化土壤及对紫花苜蓿产量的影响

【目的】考察厌氧污泥对沙化土地漏水漏肥、养分失衡、微生物群落结构单一、作物生物量下降问题的改良效果。【方法】设置不施加厌氧污泥（CK）、低厌氧污泥施加量（A1）、中厌氧污泥施加量（A2）、高厌氧污泥施加量（A3）4个处理,通过大田试验探讨厌氧污泥对沙化土地厚度在0～20 cm土层的土壤贮水能力、土壤养分状况、土壤微生物群落结构、紫花苜蓿生物量的影响。【结果】与不施加厌氧污泥CK相比,施加厌氧污泥对沙化土地有显著的改良效果,其中厌氧污泥施加量为30t/hm2的A3处理的改良效果最佳：(1)与CK相比,A3处理土壤贮水量的改良增幅分别为32.26%(30 d)、25.3%(60 d)、22.39%(90 d);(2)在厌氧污泥施入初期,与CK相比,A3处理土壤有机质量提升了139.38%,土壤全氮速效氮量分别提升了177.73%、159.75%,土壤全磷、有效磷量分别提升了111.64%、1 062.75%,土壤全钾、速效钾量分别提升了66.07%、572.82%;(3)与CK相比,A3处理土壤脲酶和蔗糖酶活性分别提升了96.96%、375.11%;(4)与CK相比,A3处理紫花苜蓿鲜质量...     

绿化废弃物与污水污泥混合比对污水污泥厌氧消化性能的影响

文章以污水处理厂污水污泥和干湿绿化废弃物(Gd,Gw)为研究对象,采用中温(35℃)共厌氧消化的方法,研究了干湿绿化废弃物与污水污泥(S)VS混合比分别为1∶2,1∶3时,与单纯污水污泥厌氧消化相比,在产甲烷量和溶解性有机物转化率上的差异,明确添加绿化废弃物对污水污泥厌氧消化性能的影响。研究结果表明,在相同VS条件下,绿化废弃物与污水污泥混合体系的甲烷产量与有机物转化率均明显高于单纯污水污泥体系;不同混合比对绿化废弃物和污水污泥共厌氧消化的甲烷产量有明显影响,且相同VS混合比的湿绿化废弃物较干绿化废弃物产甲烷量高;湿绿化废弃物与污水污泥VS混合比为1∶2时,混合体系单位VS累积产甲烷量最高,达291.58m L·g-1VS,较污泥单独厌氧消化提高了14.29%,较相同VS混合比干绿化废弃物提高了6.27%;最优产气工况Gw∶S为1∶2时,SCOD和溶解性碳水化合物、溶解性蛋白质和VS的转化率较污泥单独厌氧消化分别提高了2.28%,10.22%,16.89%和14.70%。由于添加绿化废弃物后,混合体系相比单独污水污泥系统,提高了有机物转化效率,是其产甲烷量较高的根本原因。     

污泥好氧发酵堆肥试验条件研究

利用好氧高温微生物处理污泥是一个有应用价值和发展前景的研究方向,有利于提高污泥处理处置水平和保护环境。为此,通过对好氧发酵堆肥中主要影响因素的试验研究,根据投加菌种量、辅料量和通风方式的改变,得到最佳试验条件:污泥投加量为100kg,投加菌种比例为0.1%(一次性),辅料比例30%,间歇式通风。     

改性活性炭纤维对甲基橙厌氧降解的促进作用

采用硝酸(HNO₃)和双氧水(H₂O₂)对活性炭纤维(ACF)进行改性ACF(ACF_mod),ACF_mod的比表面积和平均孔容均有下降,但其平均孔径增大,且表面醌基含量多于ACF;在硫化钠(Na₂S)还原降解甲基橙体系中,加入炭质材料加速了甲基橙降解,并且促进效果最好的是ACF_mod;在厌氧污泥降解甲基橙体系中,投加炭质材料加速了甲基橙生物降解,且ACF_mod的降解效果好于ACF的;通过运行UASB反应器发现,投加ACF_mod对甲基橙的脱色率及对COD的去除率均高于未投加的反应器,甲基橙脱色率大于90%,COD去除率大于79%,说明ACF_mod对上流式厌氧污泥床反应器(UASB)系统降解甲基橙有促进作用.     

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%。     

H_2O_2用于沼液回用预处理的研究

餐厨垃圾厌氧消化产生沼气的同时会产生大量的沼液,沼液成分复杂,已成为限制厌氧消化工程大规模应用的瓶颈之一,其处理一直受到广泛关注。试验采用H_2O_2作为氧化剂,研究H_2O_2对餐厨垃圾沼液COD的氧化去除效果及预处理后对厌氧消化的影响。通过单因素试验确定过氧化氢投加量、初始pH值、反应时间对COD去除的影响。之后通过正交试验进行分析,结果表明,各因素对沼液COD去除效果的影响程度为:初始pH值过氧化氢投加量氧化时间。当过氧化氢投加量为60.00 g·L-1,初始pH值为3.5,氧化时间为50 min时,COD去除效果最佳,达到48.37%。沼液经H_2O_2预处理后回用于餐厨垃圾厌氧消化系统未产生抑制。     

污泥与麦秸协同厌氧消化性能研究

文章考察了污泥与麦秸共厌氧消化的性能,以初沉污泥、剩余污泥和脱水污泥为原料,用麦秸作为碳源调节污泥C/N为15~25∶1,并进行混合物料的厌氧消化。结果表明:以麦秸作为碳源,与污泥根据不同C/N进行混合,可以提高污泥的厌氧消化性能。当C/N为25∶1时,不同污泥累积产甲烷量最大。初沉污泥、剩余污泥和脱水污泥分别为19670 m L,18790 m L,16300 m L,比单一污泥的累积产气量分别高出43.4%,49.4%,54.4%;并且单位TS与VS产气量比相应单一污泥的分别提高了76.6%,95.4%,322.2%和48.3%,76.0%,250.4%。协同作用结果显示C/N为25∶1时,混合物料产气增加值最大,协同作用贡献率为51.9%~117%。     

厌氧颗粒污泥人工床层快速培养与吸附动力学分析

为加快颗粒污泥的形成速率,解决颗粒污泥培养时间长、污泥活性差的问题,通过向厌氧池中加入人工污泥床层快速培养厌氧颗粒污泥,实现厌氧颗粒污泥培养的可控性。采用电子扫描电镜对培养好的厌氧颗粒污泥微观形态进行观察,通过电子显微镜观察颗粒污泥形态变化,确定颗粒污泥分形维数。以颗粒污泥的数量分布、平均粒径、含水率为表征参数,建立厌氧颗粒污泥的吸附动力学模型。结果表明,厌氧颗粒污泥附着在人工污泥床层上,由于人工污泥床层均匀分布使得形成粒径为4~5 mm的厌氧颗粒污泥质量占总污泥质量的80%,分形维数在2.68~2.83之间,颗粒轮廓清晰,颗粒污泥在水力负荷达到5 kg/(L·d)时,人工污泥床层上形成的颗粒污泥质量浓度仍保持在5.84 kg/m3,颗粒污泥耐冲击能力强;针对吸附在人工污泥床层上的厌氧颗粒污泥建立吸附动力学模型,发现反应池中污泥的内循环可以促进厌氧颗粒污泥的形成,当厌氧反应池任意断面颗粒污泥向上和向下的污泥浓度之比为0.8~0.9时,形成的厌氧颗粒污泥吸附性能最强。     

辅酶F420作为厌氧污泥活性指标的研究

本文研究了用辅酶 F_(420)含量作为厌氧污泥活性指标。通过测定厌氧污泥中的辅酶F_(420)的含量和在不同基质下厌氧污泥的最大比产甲烷速率(V_(max.CH4)),发现两者之间不存在线性相关性。故可认为用辅酶 F_(420)作为厌氧污泥活性指标可能是不可行的。     

SO42-对厌氧颗粒污泥活性的影响

以厌氧折流(ABR)反应器中培育的厌氧颗粒污泥为对象,保持颗粒污泥COD负荷为4 kg.m-3d-1,研究SO42-浓度对厌氧颗粒污泥活性的影响。实验结果表明:SO42-浓度在3000 mg.L-1以下时,SO42-浓度的增加对颗粒污泥活性表现为一定的促进作用,促进作用随SO42-浓度增加而增大,SO42-浓度在3000 mg.L-1以上时,SO42-浓度的增加对颗粒污泥活性开始产生抑制作用,抑制作用随SO42-浓度增加迅速增加。     

沼液微生物絮凝剂重金属吸附特性的研究

文章以牛粪为底物的中温厌氧发酵沼液作为产絮基质,利用产絮菌F~+制备的生物絮凝剂絮凝率为83.8%,产量2.36 g·L~(-1)。着重考察了沼液生物絮凝剂投加量、pH值、吸附反应时间和温度等因子对人工模拟电镀废水Cr~(6+),Cu~(2+),Zn~(2+),Ni~(2+)的吸附去除效能。结果表明,生物絮凝剂对金属离子的去除率(η)随投加量的增加而提高,单位絮凝剂吸附量(qe)降低,确定适宜的沼液絮凝剂投加量为20 m L人工模拟电镀废水投加3 m L;当溶液pH值为6时,Cu~(2+),Zn~(2+)与Ni~(2+)的η较为理想,可达到84.3%,89.7%和63.2%;沼液絮凝剂对Cr~(6+)达到吸附平衡所需的时间最长为40 min,而反应温度高于40℃时沼液絮凝剂吸附中心活性显著下降,最终确定适宜的吸附反应时间应控制在40 min,反应温度控制在25℃~30℃进行最佳。