微氧曝气对ABR处理含硫酸盐废水SRB和MPB去除底物协同作用的研究

以厌氧折流板反应器（ABR）为工艺，考察其处理低C／S比废水时，微氧曝气对削弱硫酸盐还原菌（SRB）对产甲烷菌（MPB）去除底物的抑制作用的影响和效能研究。通过分析曝气位置对反应过程中各隔室中的硫酸根、COD、硫离子、pH等变化的影响。结果表明，硫酸盐还原相和产甲烷相在ABR中呈现明显的相分离特征，在质量浓度0．4~0．6mg／L的DO能将硫化物质量浓度从45mg／L左右降到5mg／L左右；在硫酸盐还原相和产甲烷相前端曝气能促进SRB与MPB的协同作用，COD去除率从80％提升到95％左右，硫酸盐去除率也从80％提升至90％以上。

利用产氢强化微生物降解原油产甲烷实验

在微生物降解原油产甲烷过程中,如何有效地提高微生物产甲烷能力是目前研究的技术难点之一。为了能够在短时间内利用微生物产生更多的甲烷气,提高产甲烷效率,利用污水处理厂活性污泥具有产氢和产甲烷的特性,筛选出具有稳定产氢能力的产氢菌,其菌液每100 mL产氢量可达到0.8 mmol左右;再利用产氢菌培养后产H2和CO_(2)以及发酵液中挥发性脂肪酸积累的特性,为产甲烷菌提供相对充足的代谢营养底物来提高产甲烷效率;通过产氢、产甲烷两阶段培养的方式,在20 d内产甲烷能力即可得到显著提升,所产气体中甲烷体积分数可达79%以上,与传统非结合方式产甲烷气体系相比,产甲烷速率提高了10倍,达到0.0875 mmol/d,证明了应用该方法提高产甲烷效率的有效性。研究成果为进一步提高微生物降解原油产甲烷的转化效率提供了技术方向,同时也为CO_(2)注入产甲烷等技术的研究提供了借鉴。

水稻田中产甲烷菌数量和优势种

采用改良的亨格特(Hungate)厌氧技术,用MPN法和滚管法同时测定水稻不同生育期土壤中的产甲烷菌数量有明显差异,在混合基质中生长的产甲烷菌数量,早稻在分蘖末期数量最高,可达3.6×10^(10)个/克干土;在H_2和CO_2生长的产甲烷菌数量,晚稻在分蘖盛期明显增高,到乳熟期可高达3.1×10^(11)个/克干土;在甲酸钠和乙酸钠基质中生长的产甲烷菌数量,晚稻在分蘖盛期较高,分别达3.7×10~8个/克千土和1.2×10~8个/克干土;在甲醇基质中生长的产甲烷菌数量,晚稻在各生育期差异不显著。不同深度土壤中产甲烷菌数量无显著差异。施用有机肥料在一定程度上可促进产甲烷菌数量的递增。水稻土中占优势的产甲烷菌种群为甲酸甲烷杆菌(Methanobacterium formicicum)、马氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina mazei)和巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)。

厌气混合培养中产甲烷菌和硫酸盐还原菌的动力学竞争 Ⅱ.动力学推定的结果及讨论

根据前文建立的动力学模型及批量实验结果,进行了包括乙酸及氢气利用在内的MPB和SRB的动力学常数的推定。结果显示,以Methanothrix及Methanobacter为种属的乙酸和氢气利用MPB;以Desulfobacter postageix和Desulfovibrior为种属的乙酸和氢气利用SRB分别存在于葡萄糖消化过程中。在反映现实情况的低浓度硫酸根离子条件下,热力学及动力学均占优势的乙酸利用SRB相反完全竞争不过乙酸利用MPB。这是由于对硫酸根离子乙酸利用SRB竞争不过氢气利用SRB的缘故,因为后者(Kg=10.7-13.3 mg/L)具有比前者(Ks=19.5-21.4mg/L)更高的硫酸根离子亲合性。这一结果进一步显示有必要重新评价长久以来一直承担负面角色的SRB的作用。因为如果从有利于厌气过程中甲烷主要产生者-乙酸利用MPB的生长这一角度来看,适量生长的氢气利用SRB能够完全抑止作为对手的乙酸利用SRB的生长以至发挥重大的正面作用。另外,该研究提供的动力学推定方法能简便、快速、准确的推定出微生物菌体浓度和诸动力学常数,对于生物处理的近乎所有过程都具有参考价值。

厌气混合培养中产甲烷菌和硫酸盐还原菌的动力学竞争 Ⅰ.动力学推定的模型及实验方法

产甲烷菌(MPB)和硫酸盐还原菌(SRB)的竞争是一个有关厌气处理过程生死存亡的重大问题。研究的目的是提供一个明确实际厌气过程中MPB和SRB竞争机理的动力学研究方法。首先,以Monod模型为基准建立了一整套动力学模型用于微生物菌体浓度和诸动力学常数推定。其次,进行包括乙酸和氢气利用MPB和SRB的两系列连续培养及批量实验,为下一步的动力学常数推定及讨论实际厌气过程中MPB和SRB的动力学竞争机理打好基础。

柴达木盆地第四系陆相生物气形成机理与控制因素

柴达木盆地第四系是研究生物气的理想地点。通过对该盆地生物气形成环境及生物气产生过程模拟试验成果进行综合分析,认为陆相生物气的形成主要受温度、菌群类型、地层水性质、沉积速率等条件的控制。甲烷菌的生存温度为0～80℃,最有利的产甲烷菌代谢温度为30～55℃,大致在35℃左右开始出现产气高峰,折算埋深在500m以下。柴达木盆地第四系地层水具有高矿化度和高盐度特征,并且由浅往深逐渐降低,再加上浅层硫酸盐还原带的分布,使得产甲烷菌群的活动在浅表受到抑制,有利于在较深部位生气成藏。快速的沉积作用,使有机质得以迅速埋藏,为后期微生物作用提供了充足的有机质来源。

厌氧处理构筑物中SRB的生态学

对处理硫酸盐废水过程中，硫酸盐还原菌（SRB）在处理构筑物中的生态学研究进行了综述。着重论述了影响SRB代谢的重要生态因子包括pH值、温度、底物资源、抑制剂等），SRB与MPB和AB对H2和乙酸、VFA等共同底物的竞争利用，并介绍了不同SRB种群对底物的竞争，指出对SRB生态学研究的深入和完善可使硫酸盐废水的处理水平和技术不断提高。

石膏在有机物厌氧分解中的固碳效应

本文以牛肉膏蛋白胨为厌氧微生物的营养源,研究了石膏对厌氧微生物生化系统中甲烷释放量和有机物矿化的影响。根据溶液中总有机碳(TOC)、总无机碳(TIC)、硫酸根、硫化物、pH值以及气体中CO2,CH4和H2S的释放量的观测,以及固体产物的扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)分析结果,探讨了石膏对抑制甲烷菌活性的影响和机制。结果表明,添加石膏能有效降低甲烷释放量达40%以上,而对于CO2的释放量没有明显影响;固体中碳酸盐矿物的含量大幅度增加。石膏在该厌氧体系中的作用主要表现在如下几个方面:(1)石膏是微溶矿物,随着硫酸根的还原,体系中石膏溶解不饱和而不断溶解,石膏起到缓释硫酸根的作用;(2)石膏缓慢溶解使溶液中有稳定的硫酸根浓度,有足够的电子受体,促使硫酸盐还原菌(SRB)成为优势微生物,SRB通过对底物和电子的竞争抑制了产甲烷菌(MPB)和产甲烷能力;(3)硫酸盐还原菌在还原硫酸根的同时消耗有机碳,加速有机物的无机矿化,有机物无机矿化产生的碳酸根与石膏中的Ca2+结合形成方解石,提高了将有机碳固定为无机碳的速率,表现出固碳效应。

高浓度硫酸盐废水的厌氧生物处理

对高浓度硫酸盐在废水的厌氧生物处理过程中的各种影响因素进行了综述,着重论述了硫酸盐还原菌的生态学特性,硫酸盐还原菌对产甲烷菌的抑制作用,以及各种高浓度硫酸盐废水的处理工艺。

温度对红薯酒糟沼气发酵微生物的影响

以红薯酒糟为原料,采用自制小型沼气发酵装置进行厌氧发酵试验。在30℃、35℃、40℃、45℃时,测定发酵过程中菌群数量的变化。结果表明,好氧产酸菌、好氧氨化菌、厌氧产酸菌、厌氧氨化菌和厌氧纤维素菌值变化最大的温度分别是30℃、35℃、45℃、30℃;最大的变化量分别为3.255、3.273、4.564、5.875、3.802;菌数一直较高的温度是40℃和45℃。

光照条件下厌氧膨胀床内光合细菌的观察研究

采用厌氧间歇膨胀反应器处理醋酸钙合成配水，反应器为透光装置，内有甲烷发酵菌群和光合菌群，在废水ＣＯＤ容积负荷３．７－３２．５ｋｇｍ－３ｄ－１条件下，ＣＯＤ去除率均在８０％以上，而且所产沼气的甲烷含量高达８４－００％。甲烷含量高，二氧化碳含量低，可能是甲烷菌和光合菌存在代谢偶联关系的缘故。

硫酸盐还原作用对废水厌氧处理的影响

采用半连续流运行方式研究了硫酸盐还原作用对废水厌氧处理的影响。试验结果表明:当温度为35℃,pH为7.2～7.4时,进水COD/SO_4^(2-)≥10,硫酸盐还原作用不致于对产甲烷菌产生严重抑制;进水COD/SO_4^(2-)≥5,反应器能承受的COD负荷小于2.05kg/ (m^3·d),超过这一负荷,反应器会发生严重抑制;进水COD/SO_4^(2-)≥2,反应器能承受的COD负荷小于1.0kg/(m^3·d)。进水COD/SO_4^(2-)比值越小,反应器能承受的COD负荷越低。反应器污泥浓度高有利于硫酸盐废水的处理。

含硫酸盐废水厌氧处理过程中底物的竞争

在含硫酸盐有机工业废水的厌氧处理过程中,硫酸盐还原菌和产甲烷菌以及产乙酸菌之间的竞争是不可避免的,值得注意的是有些硫酸盐还原菌可以和产甲烷菌或产乙酸菌构成一个有效的降解丙酸和丁酸的共生生物群。从增长动力学上看,硫酸盐还原菌在底物的竞争中占有明显的优势,但是有些因素诸如:温度,pH,以及游离态硫化氢的浓度也影响到它们之间的竞争关系。有几种硫酸盐还原菌还可以像发酵菌和产乙酸菌那样进行代谢活动。

硫酸盐在厌氧生物过程中的行为 Ⅱ.硫酸盐还原行为及对体系抑制作用机理

采用半连续实验方法,研究了中温厌氧条件下硫酸盐的还原行为及产生抑制作用的机理.实验结果表明,SO_4^(2-)在厌氧体系中被硫酸盐还原菌(SRB)全部或部分还原为硫化物,其还原率与SO_4^(2-)累积加入浓度有关.还原产物的形态与体系中pH值有关,较高的pH值(7.6—8.4)使体系中H_3S含量下降.SO_4^(2-)对厌氧体系的抑制与SO_4^(2-)还原过程中SRB与产甲烷菌(MRB)的底物竞争及还原产物的毒性相关.前者受COD/SO_4^(2-)比值的影响,比值大于7,对厌氧体系只产生轻度抑制作用.而后者与沼气中H_2S含量有直接关系,沼气中H_3S含量小于40mg/L时,基本不产生抑制作用.

龙泉煤层气田产甲烷菌群富集的厌氧产气中试研究

为探讨龙泉煤层气田产甲烷菌群降解烟煤产甲烷的潜力,研究富集并驯化了龙泉煤层气田产甲烷菌群;以龙泉矿烟煤为母质,开展产甲烷菌群降解煤产气的实验室研究以及中试研究。结果表明,龙泉煤层产甲烷菌群经富集驯化后,降解烟煤产甲烷的浓度由8.2%上升至19.0%,且产气周期缩短。中试试验中,产甲烷浓度最高达27.06%,产甲烷速率达0.159 m L/(g·d);且在中试发酵产气的衰退期,向发酵罐内添加酵母粉、氮源、磷盐、镁盐、维生素、微量元素,可重新激活产甲烷菌群的活性,使其降解烟煤产甲烷的浓度回升。由此可见,富集驯化龙泉煤层产甲烷菌群可显著提高其降解烟煤产甲烷的能力;在发酵产气衰退期补加营养物质,可以活化产甲烷菌群,恢复其降解烟煤产甲烷的能力。

含硫造纸废水处理中基质竞争及毒性问题的研究

本文阐述了用两相厌氧法成功地解决了在处理硫酸盐法和亚硫酸盐法制浆造纸废水过程中,出现的硫酸盐还原菌和产甲烷茵的基质竞争和硫化物毒性问题。

关于硫化物抑制厌氧消化的新探讨

采用间歇试验的方法研究了硫化物对厌氧消化的影响。试验结果表明，投加量小于４０ｍｇ／Ｌ时，硫化物促进产气，投加量大于８０ｍｇ／Ｌ时，硫化物抑制产气，并且随硫化物投加量增加抑制增强。硫化物在发酵过程中能以Ｈ２Ｓ的形式随生物气排出，抑制随发酵时间延长逐渐减轻。当硫化物浓度由８０ｍｇ／Ｌ增至９００ｍｇ／Ｌ时，在生长率下降期的平均产气量由９２％减至１０％。

降低反刍动物甲烷排放的研究进展

本文阐述了反刍动物瘤胃甲烷生成的生物学机制及影响反刍动物瘤胃甲烷生成的因素 ,并且产明了降低瘤胃甲烷产生的方法 ,最后对降低甲烷生成的前景作了展望。

氨氮和硫酸盐对谷氨酸厌氧生物降解性能的抑制及机理

采用连续运行1119d的上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,研究了最佳有机负荷条件下氨氮和硫酸盐对模拟废水中谷氨酸降解性能的抑制作用.结果表明,有机负荷为8.0g COD/(L⋅d)时,COD去除率达到最高值为(97.94±0.28)%.逐步提高进水氨氮浓度,起初对谷氨酸降解性能的影响不大;但升到2000mg/L时COD去除率和甲烷产率明显降低,继续升至4000mg/L时即达到半抑制状态.逐步提高进水硫酸盐浓度至4000mg/L,甲烷产率和溶液中游离硫化氢(FS)浓度分别呈现一直下降和升高趋势,但COD去除率均能维持在90%以上.进水中的氨氮和硫酸盐分别因离解平衡和生物还原作用形成游离氨(FAN)和FS,进而抑制了产甲烷菌的活性;前者因FAN扩散到细胞内部破坏质子平衡从而过多消耗ATP,后者还因硫酸盐还原菌的增殖存在底物竞争抑制作用.

柴东三湖地区天然气成因及成藏特征研究

柴达木盆地生物气资源丰富,主要分布在1 800 m埋深以上的第四系地层,是一种持续生烃、动态平衡的成藏模式。根据近期天然气样品和烃源岩样品的分析测试结果,发现三湖地区不仅在浅层第四系发育生物气藏,而且在新近系狮子沟组发现了生物气甚至热成因气存在的证据。从生物气形成机理的角度出发,拓展了柴达木盆地生物气分布的深度下限,在中深层发现热成因气也扩展了三湖地区天然气资源的勘探领域。在分析天然气成因和运聚成藏的基础上,指出三湖地区发育两套含气系统,第四系中下部和新近系上部仍可作为三湖地区天然气勘探的接替领域。