搅拌时间和顶空低压对猪粪产甲烷速率的影响

文章讨论了搅拌持续时间和发酵罐顶空低压对猪粪高温厌氧发酵甲烷生产率的影响。结果显示,间歇搅拌(搅拌频率为2 h·d^(-1))发酵罐的产甲烷速率显著(P<0.05)高于连续搅拌(24 h·d^(-1))。当水力停留时间为20d和15 d时,间歇搅拌的发酵罐相比连续搅拌发酵罐的产甲烷速率分别高8%~17%和4%。当水力停留时间为20 d时,顶空低压(0.9 atm)处理的发酵罐产甲烷速率比连续搅拌发酵罐高9%。但是,当水力停留时间为15天时,则没有明显差异,产甲烷速率仅高了4%。以上结果得出,高温厌氧消化过程中,间歇搅拌和顶空低压可以增加猪粪的厌氧发酵效率。

洪泽湖底泥产甲烷速率及其对温度变化的响应

为了准确评估洪泽湖生态系统的甲烷排放量,在洪泽湖的湖滨和湖心设置采样点,采集0~20 cm深度的底泥样品,在室内开展底泥样品厌氧培养实验,实验时间为225 d。在15℃、25℃和35℃的培养条件下,培养底泥样品,测定底泥样品的产甲烷菌丰度、产甲烷速率和计算瞬时甲烷排放速率。研究结果表明,分别在15℃、25℃和35℃的培养条件下,瞬时升温至35℃时,湖滨和湖心采样点底泥样品的产甲烷速率都相对最大,瞬时降温至15℃时湖滨和湖心采样点底泥叶片的产甲烷速率都相对最小;在25℃培养条件下,湖滨采样点底泥样品产甲烷速率的温度敏感系数值相对最大,而在15℃培养条件下,湖心采样点底泥样品的温度敏感系数值相对最大;在15℃培养条件下,湖滨采样点底泥样品的产甲烷菌丰度最大,并随着培养温度的升高而逐渐减小,在25℃培养条件下,湖心采样点底泥样品的产甲烷菌丰度最大,显著大于35℃培养条件下的产甲烷菌丰度;影响底泥样品中的产甲烷菌丰度的环境因素为底泥中的总有机碳含量、全氮含量和pH。

多元混合物料协同促进厌氧消化产甲烷性能试验研究

为评估农牧废弃物多元物料混合厌氧发酵对产甲烷性能的协同促进作用,研究了中温(37±1)℃和固体质量分数为12%时,牛粪、蔬菜废弃物和玉米秸秆混合原料的厌氧消化产甲烷性能,最后应用修正的Gompertz方程分析甲烷生产的动力学过程.结果表明:3种物料混合厌氧发酵发生了明显的协同促进作用,协同效应作用值为34.85%~70.39%,贡献效果显著(P<0.05);当牛粪、蔬菜废弃物和玉米秸秆VS混合比例为50:20:30时,甲烷产率、累计甲烷产量和VS降解率达到最大值,分别为286.0m L/g VS、20713m L和65.6%,比单一牛粪、蔬菜废弃物以及玉米秸秆厌氧消化甲烷产量分别提高了32.9%、229.9%和82.0%.修正的Gompertz方程能较好反映物料厌氧消化产甲烷过程,拟合结果的R2均大于0.99,牛粪、蔬菜废弃物和玉米秸秆VS比例为50:20:30时具有最大产甲烷速率17.34m L/(d·g)和较短的迟滞时间2.97d.该研究结果可为农牧废弃物多元混合物料厌氧消化产沼气工程提供参考.

围垦植稻对崇明东滩湿地产甲烷微生物的影响

滨海湿地是CH4排放的重要自然源,受人类活动的影响较为强烈。本研究选择长江入海口崇明东滩自然湿地(光滩湿地和芦苇湿地)为对照,以空间代替时间变化,比较研究不同围垦年限(27、51、86年)的稻田耕作土壤产甲烷速率演替规律及其微生物数量变异特征。结果表明,围垦稻田的产甲烷速率平均值为13.8ngCH4 g-1 d-1,是自然滩涂湿地的3.3倍,且随着围垦年限增加而显著增加。围垦稻田中产甲烷菌的mcrA基因拷贝数为1.101×108~1.443×108copies g-1,也随围垦年限增长而增加,比光滩湿地中的基因拷贝数高出一个数量级。光滩湿地产甲烷菌的相对丰度显著低于芦苇湿地和围垦稻田,围垦稻田中相对丰度值随围垦年限增长而显著增加。其中,H2/CO2营养型产甲烷菌的相对丰度随内陆方向和围垦年限增长而数量级水平增加,而甲基营养型产甲烷菌的相对丰度在光滩中最高,随内陆方向和围垦年限增长而数量级水平减小。各采样点中的乙酸营养型产甲烷菌相对丰度同处于一个数量级,其在3个围垦稻田中没有显著差异。相关性分析表明,产甲烷速率与H2/CO2营养型产甲烷菌丰度值呈显著正相关,而与甲基营养型产甲烷菌呈显著负相关。因此,围垦种稻的熟土作用促进了滨海湿地甲烷产生过程,H2/CO2营养型产甲烷菌数量的大幅增加是产甲烷速率升高的主控因素之一。

垃圾渗滤液厌氧系统重启前后污泥产甲烷活性研究

对垃圾渗滤液厌氧系统重启前后厌氧污泥产甲烷活性进行了跟踪测试,以了解厌氧污泥在储存期及厌氧系统重启前后的产甲烷活性的变化,为检修后厌氧系统的快速重启提供理论依据,同时为生活垃圾焚烧厂垃圾渗滤液厌氧系统污泥浓度的选择优化提供参考依据。结果表明:当厌氧污泥在检修期间不补给营养的情况下储存时,厌氧污泥的产甲烷活性逐渐降低。在采取储存期补充原料的措施后,厌氧污泥的产甲烷活性迅速提升。整个厌氧系统重启前后的6次产甲烷活性测试,污泥最大比产甲烷速率(以VS计)由第1次测试的47.1 L/(kg·d)提升至第6次的343.1 L/(kg·d)。厌氧系统控制不同污泥浓度对最大比产甲烷速率的影响不同,厌氧污泥浓度(以VS计)为35 g/L的高浓污泥试验组时获得的最大比产甲烷速率最高。

一体式UASB—MBR反应器处理高浓有机废水

针对工业废水处理设备占地面积大、运行不稳定等缺点，开发了一体式UASB—MBR高效反应器，并采用其处理高浓度有机废水。结果表明，在稳定运行阶段，当进水COD浓度为3500—9500mg／L、HRT为7．4h时，对COD的平均去除率可达98．67％，出水COD达到了国家一级排放标准；当A段即UASB的容积负荷为23．81kgCOD／（m^3·d）时，颗粒污泥的最大比产甲炕速率为0．3168L／（gVSS·d），且反应器内挥发性脂肪酸的含量很低，是反应器运行的最佳负荷。冲击负荷试验的结果表明，无论是A段还是O段（MBR），均具有良好的耐冲击负荷能力，说明该反应器适用于水量和污染物浓度变化较大的工业废水处理。

红霉素对产甲烷菌的抑制及其驯化

红霉素是一类具有一定生物毒性的抗生素类药品,为探明红霉素对产甲烷菌的抑制作用及其可驯化能力,依次在厌氧瓶中进行厌氧毒性试验、在升流式厌氧污泥床反应器(UASB)中进行连续实验,测定累计甲烷产量、相对产甲烷速率、COD去除率、甲烷含量.结果表明,红霉素为150 mg.L-1时产甲烷速率降为56.1%;250 mg.L-1时反应速率降低99%以上,活性受到完全抑制.保持红霉素投加量为20 mg.L-1连续运行60 d,COD去除率、甲烷含量可达到81.4%、64.2%.红霉素对甲烷菌有抑制作用,半抑制浓度为150 mg.L-1.甲烷菌对红霉素有一定的驯化能力,驯化60 d后COD去除率、甲烷含量较未驯化时可提高15.13%、22.05%.

直接磁场对特定厌氧污泥活性影响的研究

在优势菌生物除铬系统中悬挂表面磁场分别为0～6 mT和0～20 mT的磁片,分别控制磁片之间的磁场强度介于0～4.5 mT和0～14 mT,以未加磁场的对照系统作为参照,考察试验污泥活性的变化。试验结果表明,反应器中磁场强度为0～4.5 mT时,对厌氧活性污泥活性的促进效果较好,最大产甲烷速率(Um ax.CH4)达64.3 mL CH4/g VSS.d,比非磁场系统提高20.6%,消耗单位COD产甲烷量为0.140 mL CH4/mg COD,比系统非磁场系统提高70.7%。同时发现了磁场的引入,提高了试验污泥利用COD物质生成甲烷的效率,对于低有机负荷重金属废水的生物净化尤其意义重大。

番茄茎叶与牲畜粪便协同厌氧消化性能研究

为确定番茄茎叶与牲畜粪便混合物料的协同作用对厌氧消化产甲烷的影响,文章研究了中温(37℃±1℃)和固体质量分数为12%时,牛粪或猪粪与番茄茎叶按挥发性固体比例(1∶0,3∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶3,0∶1)混合厌氧消化产甲烷性能。结果表明:添加高比例的牲畜粪便对甲烷产量具有明显的协同促进作用。当牲畜粪便与番茄茎叶混合比例为3∶1时,甲烷产率和累计甲烷产量达到最大值,猪粪混合组分别为294.41 mL·g^(-1) VS和16087mL,较牛粪混合时分别提高了23.84%和10.79%。牛粪或猪粪与番茄茎叶混合厌氧消化协同作用值分别为-9.97%~25.48%和-7.05%~20.34%,混合比例为1∶3时产生了拮抗作用,甲烷产量分别降低了9.97%和7.05%。修正的Gompertz方程能较好反映物料混合厌氧消化产甲烷过程,拟合结果的R2在0.9855~0.9989之间。

基于Monod方程测定厌氧污泥活性

文章根据Monod方程和厌氧消化理论提出了用厌氧污泥的最大比产气速率(Umax·gas)代替最大比产甲烷速率(Umax·CH4)作为评价厌氧污泥活性的指标,并尝试采用淀粉作为厌氧消化基质,在35℃±2℃和30℃±2℃条件下分别进行相应的测定实验,测定实验持续进行了60个小时。结果表明:可以通过测定厌氧污泥的最大比产气速率(Umax·gas)来评价厌氧污泥活性,并得到其测定条件为:温度为30℃±2℃时,测定时间段为实验启动后的第30小时至第40小时;温度为35℃±2℃时,测定时间段为实验启动后的第12小时至第18小时。待测污泥在30℃时的活性高于35℃时的活性。

生活垃圾填埋气体产量的现场测试及IPCC推荐模型的校验

为了获得深圳市玉龙坑垃圾填埋场封场后填埋气体的实际产量,采用改进的现场抽气方法分别测定了填埋场内4口抽气井抽气影响区域内填埋气体的产量,计算获得其产甲烷速率分别为14.67×10-5、9.46×10-5、9.55×10-5和4.28×10-5m3/(t.h).据此计算出2005年玉龙坑垃圾填埋场的甲烷产率为322 m3/h,表明该填埋场填埋气体在经济性上已经失去了回收利用价值.采用此实测数据对IPCC推荐模型进行校验,发现垃圾降解的半衰期是影响IPCC推荐模型预测准确性的关键参数.我国城市生活垃圾中可降解有机物以厨余垃圾为主,分解周期较短,垃圾降解的半衰期短于IPCC模型的推荐取值范围.为了准确预测填埋气体的产量,需要在充分调查我国生活垃圾特性的基础上,确定模型参数的合理取值,提高IPCC推荐模型在我国的适用性.

氰化物对厌氧生物处理的抑制及其去除研究

采用间歇试验,研究了偶氮二异丁腈(AIBN)生产污水中氰化物对厌氧生物处理的抑制及其去除方法。结果表明,在pH值=6、Fe^(2+)投加量为理论投加量的2.5倍、反应时间为30min时,Fe^(2+)可去除AIBN污水中94%以上的总氰。AIBN生产污水中大量的CN^-对厌氧生物处理毒性很大。当培养瓶中总氰浓度约为10.1 mg/L时,厌氧最大比产甲烷速率(MSMR)下降50%以上。当培养瓶中总氰浓度为5.3和10.1 mg/L时,脱氢酶活性分别降低了17%和40%。脱氢酶活性降低直接导致污泥产甲烷速率减小。厌氧生物受氰化物驯化后,当污泥最大比产甲烷速率下降50%时,对总氰的去除率为58%,对COD的去除率达到65%。