颗粒活性炭强化葡萄酒生产废水与剩余污泥厌氧共消化的影响

葡萄酒生产废水和剩余污泥厌氧共消化具有均衡底物营养、缓减毒物抑制和增加菌群多样性等优点。为进一步提高产甲烷效率,研究考察颗粒活性炭(5~20 g·L^(-1))对中温(35±1)℃厌氧共消化系统产甲烷性能、微生物活性和微生物群落结构的影响。批次实验结果表明,最佳颗粒活性炭投加量为10 g·L^(-1),相应累计产甲烷量可达283.9 mL·g^(-1)(以VS计),比空白组高41.3%,GAC主要通过刺激污泥胞外聚合物分泌和有机物降解提高累积产甲烷量。在GAC投加量为10 g·L^(-1)下,运行80 d的半连续运行实验中发现,稳定期间共消化产甲烷速率为(293.9±3.3)mL·(g·d)^(-1)(以TCOD计),最大比产甲烷活性为119.4 mL·(g·d)^(-1)(以VSS计),辅酶F420含量和电子传递活性相比未添加GAC分别提高了29.5%和16.7%,并且GAC可通过加速丙酸和丁酸降解和调节p H等途径提高系统稳定性能。此外,GAC促进了互营VFAs氧化细菌Syntrophomonas和具有胞外电子传递功能细菌Pseudomonas和Desulfovibrio的丰度,以及可作为电子受体参与直接种间电子转移的产甲烷菌Methanobacterium的丰度,从而强化了细菌和产甲烷菌的种间电子传递,提高有机物代谢速率。以上结果表明,添加GAC可有效提高葡萄酒生产废水和剩余污泥的共消化性能,提高整个消化系统的处理效率。

添加零价铁联合热预处理强化牛粪与玉米秸秆共消化过程研究

针对农业废弃物厌氧消化水解限速、产甲烷量低等问题,文章以牛粪和玉米秸秆为原料,经热预处理后在消化过程中投加不同剂量(4,8,12 mg/L)和不同粒径(微米级,纳米级)的零价铁(ZVI),探究其对农业废弃物共消化的强化作用。研究结果表明:投加适量的ZVI会对水解酸化和产甲烷过程产生促进作用,当投加8 g/L微米级ZVI或4 g/L纳米级ZVI时,可获得最高累积产甲烷量,分别比空白组提高了20.7%和29.5%;微米级ZVI和纳米级ZVI均可促进溶解性有机物的释放和丙酸向乙酸的转化;纳米级ZVI对水解酸化的促进作用强于微米级ZVI,但投加较多(8~12 g/L)纳米级ZVI会对产甲烷起负面作用;ZVI可促进Romboutsia,Saccharofermentans等水解酸化细菌和耗乙酸产甲烷菌Methanothrix的富集,对水解产酸和产甲烷过程起强化作用。

餐厨垃圾和家庭厨余垃圾共消化产沼的规律研究

试验设计5个组别,分别探究5种餐厨垃圾和家庭厨余垃圾混合比条件下厌氧共消化系统的产沼规律及微生物群落特征。其中,试验组1、试验组2、试验组3、试验组4和试验组5的餐厨垃圾和家庭厨余垃圾混合比分别为10∶0、7∶3、5∶5、3∶7和0∶10。结果表明,不同混合比条件下,累积沼气产量从高到低的排序依次为试验组3>试验组4>试验组2>试验组5>试验组1,混合比为5∶5时,沼气产量最高。相比Cone模型,改进的Gompertz模型更适合拟合餐厨垃圾和家庭厨余垃圾共消化产沼动力学规律。餐厨垃圾和家庭厨余垃圾共消化的协同效应主要发生在厌氧消化的前10 d,混合比为5∶5时协同作用最强。餐厨垃圾和家庭厨余垃圾共消化可促进化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)去除率的提高,但对碳水化合物和蛋白质的降解率影响较小。当混合比为5∶5时,互营单胞菌属的相对丰度较高,氢营养型产甲烷菌相对丰度最高,表明此时水解产酸菌和产甲烷菌更平衡,更有利于沼气的产生。

AnMBR处理剩余污泥与厨余共消化的效能研究

构建了高固体厌氧膜生物反应器(AnMBR)工艺,考察了有机负荷(OLR)对AnMBR处理剩余污泥和厨余的影响与作用机制.当OLR为4gCOD/(L·d)时,产甲烷率可达(301.5±4.2)mLCH_(4)/gCOD_(fed),与高水解率(78.8%)和比产甲烷活性有关.OLR为4~8gCOD/(L·d)时,通过调整适宜的出水泵抽停时间比,实现了低膜污染速率(0.3kPa/d)下的稳定长效运行.经过物化清洗后,SEM-EDX分析表明膜基本可恢复初始形态,C、Fe、P等元素的含量显著降低.宏基因测序结果表明,在OLR为4gCOD/(L·d)时,Defluviitoga是优势细菌属,其相对丰度最高((45.1%),Methanosarcina为优势古菌属(76.9%).当OLR提升至8gCOD/(L·d),Methanothrix相对丰度显著增加至50.4%,为该阶段主要优势古菌属,古菌群落受OLR的影响较大;在高OLR条件下(11g COD/(L·d)),Methanoculleus的相对丰度逐步上升(0.7%增加到2.4%).宏基因测序结果表明高负荷下氢营养型产甲烷代谢活性受到抑制可能与K14126(mvhA)、K00205(fwdF,fmd)和K00125(fdhB)代谢通路占比的变化有关.适宜的OLR有利于构建稳定的群落结构和高效的厌氧共消化代谢途径,促进了有机物向甲烷的生物转化.

厨余垃圾与剩余污泥厌氧共消化效能及潜在应用:以武汉为例

厌氧共消化是市政有机固废减量化资源化的主流工艺之一,然而湖北省武汉市仍缺乏具有本地代表性的厨余垃圾与剩余污泥厌氧共消化效能及潜在影响的相关研究。通过生化产甲烷潜力批式实验、动力学分析和共消化性能评估考察了武汉本地典型厨余垃圾和剩余污泥的比例对厌氧共消化效能和潜在应用的影响。研究结果表明:厨余垃圾与剩余污泥共消化的产甲烷速率比厨余垃圾单独消化提高了40%~96%;厨余垃圾与剩余污泥的最佳比例为2∶1(基于VS),此时实际产甲烷潜力为408 mLCH_(4)·g^(-1) VS added,比理论叠加值提高了11.2%;厌氧消化的渗透率达到60%时,武汉本地的厨余垃圾和剩余污泥通过厌氧消化回收的能量高达6100万m^(3)CH_(4)·a^(-1)或2亿kWh·a^(-1),可以供应约7.6%的居民生活天然气需求量或1.7%的电力需求量,可为武汉本地乃至全国的厨余垃圾和剩余污泥共消化提供参考和指导意义。

餐厨垃圾与蓝藻厌氧共消化研究进展

对餐厨垃圾与蓝藻的特征及处理现状进行了总结和分析,介绍了餐厨垃圾与蓝藻厌氧共消化机制并分析了两者厌氧共消化的影响因素,总结提升了餐厨垃圾与蓝藻厌氧共消化性能的策略,并对餐厨垃圾与蓝藻混合厌氧消化技术的研究与应用提出了展望和建议,以期为餐厨垃圾与蓝藻的减量化、无害化、资源化、高效化利用提供新思路。

餐厨垃圾与生化污泥厌氧共消化研究

【目的】厌氧处理工艺是餐厨垃圾处理最常用的方法之一,餐厨垃圾单独厌氧由于碳氮比失衡容易导致酸抑制,可通过生化污泥联合厌氧来解决这一问题。【方法】利用自主设计的100 L立式锥底厌氧发酵系统,研究餐厨垃圾渣料与生化污泥联合厌氧的相关参数及产气量。通过连续进出料,前期进行餐厨垃圾渣料单独厌氧,后期进行餐厨垃圾渣料与污泥联合厌氧。【结果】每日检测相关参数发现,前期餐厨垃圾单独厌氧出现酸抑制后,加入污泥后挥发酸和COD浓度迅速下降,pH值在加入污泥后上升,而氨氮在加入污泥后呈现先下降后上升的趋势;加入污泥后每千克垃圾产气量上升25.23%,有机质的降解率由76.60%提高至79.07%。通过菌群检测发现,加入污泥后细菌中的梭菌目(Clostridiales)与拟杆菌目(Bacteroidales)丰度上升,甲烷菌甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)丰度大幅上升。【结论】加入污泥可减轻高负荷下餐厨垃圾单独厌氧产生的酸抑制现象,并提高有机质的产气率和降解率。研究揭示加入污泥前后菌群结构的变化,为餐厨垃圾与污泥联合厌氧提供理论基础。

共消化污泥施用对贫瘠土壤性质和蔬菜品质的影响

将市政污泥、餐厨垃圾和果蔬垃圾的共消化污泥进行农业利用,通过分析土壤和蔬菜中营养元素和重金属含量,研究共消化污泥对土壤营养元素变化、蔬菜养分吸收、土壤重金属累积、蔬菜重金属积累的影响。结果表明,共消化污泥施用显著提高了土壤有机质、总氮、总磷含量,且提高幅度与共消化污泥的施用量呈线性关系,同时促进了蔬菜对氮、磷的吸收和利用,但土壤总钾含量和蔬菜对钾的吸收受共消化污泥施用影响较小。共消化污泥施用后,土壤中Zn、Cu和Cd含量增加,尤其是Cd含量增加较明显,并且在蔬菜中累积,但土壤重金属含量均低于土壤环境质量标准二级标准规定的限值,蔬菜可食部分中Cu、Zn、Cr和Cd含量均低于食品中污染物限量规定的限值。因此,在共消化污泥农业利用过程中,仍需重点关注重金属含量的变化和累积。

餐厨垃圾与污水污泥两相厌氧共消化试验研究

在餐厨垃圾与污水污泥TS混合比为1:3的条件下,研究了餐厨垃圾与污水污泥在不同停留时间条件下的两相厌氧共消化效果。试验结果表明,SRT=1d的产酸反应器酸化效率最高,且乙酸含量占优,产酸效果最优;SRT=20 d的产甲烷反应器SCOD去除率为92.04%,VFA与碱度比为0.24,沼气产率和甲烷产率分别达到1.01 L/gVS和0.68L/gVS,运行效果最佳。

葡萄酒生产废弃物与剩余污泥厌氧共消化研究进展

厌氧消化技术被广泛应用于多种行业废弃物的处置。然而,葡萄酒生产废弃物浓度高、pH值低以及季节性变化的特性容易造成负荷冲击,导致反应器微生物流失、运行不稳定。同时,剩余污泥组分复杂、水解率低导致产气效率低。厌氧共消化具有均衡营养素、减缓抑制效应、丰富菌群多样性和提高甲烷产量等优势,也逐渐成为一种重要的葡萄酒生产废弃物与剩余污泥的处置方式。尽管已有二者在不同运行策略下共消化性能的研究,但仍未有报道阐明其共消化的影响因素以及基于葡萄酒生产废弃物特性建立直接种间电子传递的研究进展。因此,该文介绍了葡萄酒生产废水与剩余污泥、葡萄酒生产固体废弃物与剩余污泥的共消化进展,并分别归纳了2种体系中影响消化效能的主要因子;随后总结了共消化体系中基于乙醇建立的直接种间电子传递的研究进展;最后,围绕以上内容展望了共消化技术在葡萄酒生产废弃物与剩余污泥协同处理的前景。

污泥与其它基质共消化研究进展

厌氧消化是污泥处理的有效手段,但由于污泥碳氮比较低,易产生氨抑制,污泥单独厌氧消化存在产气量低,系统不稳定等问题。污泥与其它基质厌氧共消化可以提高甲烷产率与单位处理效率,有效解决系统不稳定的问题。针对污泥厌氧共消化进行了系统的研究,总结了基质的主要来源,就不同基质共消化时体系运行参数、系统抑制与强化因子进行了分析,发现作为共消化基质的餐厨垃圾可以得到广泛应用,油脂类或藻类物质的应用逐渐上升,污泥与基质投配比、温度、反应器类型、预处理等均能影响共消化的效果。对污泥与其它基质共消化的发展方向提出了建议和展望。

餐厨垃圾与固体废物共消化产气效果研究

为研究餐厨垃圾与不同固体废物厌氧共消化产气的效果,探究餐厨垃圾/污泥共消化最佳进料方式,采用自制的全混合厌氧反应器,通过产气量和甲烷含量综合评价餐厨垃圾与不同固废(鸡粪、猪粪、玉米秸秆、麦秆、稻杆和活性污泥)共消化系统在不同配比下产气的潜力;通过产气性能和消化液的pH值、VFAs质量浓度、氨氮质量浓度、碱度综合评价进料方式对餐厨垃圾/活性污泥共消化系统的影响。结果表明:餐厨垃圾与6种不同底物混合共消化系统的产气潜力分别是活性污泥(5∶5)>鸡粪(5∶5)>玉米杆(3∶7)>麦秆(3∶7)>猪粪(1∶9)>稻杆(5∶5);餐厨垃圾/活性污泥共消化系统连续式进料的各项指标均优于序批式进料,更适合厌氧发酵产沼气。

废弃脐橙与猪粪厌氧共消化的反应性能研究

采用自制序批式厌氧消化装置,在中温(37℃)条件下研究废弃脐橙与猪粪厌氧共消化的反应性能,通过设计正交试验,研究TS、C/N、温度对产甲烷的影响。结果表明:各处理容易在短时间内迅速积累大量的挥发性脂肪酸,在不调控p H的情况下产甲烷过程容易受到抑制。正交试验结果的直观分析表明对产气性能影响最大的因素是C/N,其次是TS,影响最小的是温度,初步得出最佳反应条件为C/N = 35、TS = 15%、温度55℃。

厌氧共消化低碳处理餐厨垃圾与剩余污泥的现状与展望

随着我国城市化进程的加快,餐厨垃圾的量不断增加,污水处理厂的新扩建及升级改造在提高污水处理量的同时也增大了剩余污泥的产量,如何有效处理餐厨垃圾与剩余污泥引起了人们的广泛关注。本文阐述餐厨垃圾与剩余污泥厌氧共消化过程中,脂质、氨氮、盐分、辣椒素、微塑料和抗生素等抑制性物质对厌氧共消化过程稳定性的影响及其机制;总结了通过物理、化学、生物等预处理方法去除抑制性物质,添加生物炭、零价铁等强化性物质,以提高厌氧共消化的效能与稳定性;归纳了在餐厨垃圾与剩余污泥处理中将微生物燃料电池、微生物电解碳捕获、热解、微藻等技术与厌氧共消化技术相结合的耦合技术,从而减少餐厨垃圾与剩余污泥处理过程的碳排放,旨在为未来餐厨垃圾与剩余污泥厌氧共消化处理研究提供技术支撑,实现绿色低碳处理,助力我国早日实现碳达峰、碳中和。

预处理茄子秸秆与粪便共消化产甲烷性能

研究了猪粪(PM)和鸡粪(CM)分别与碱性过氧化氢预处理茄子秸秆(PES)在不同比例下共消化产甲烷性能,结果表明:共消化可以缩短反应迟滞期和甲烷日产高峰到达时间,提高累积甲烷产量;当m PES∶m PM为1∶1、1∶2和1∶4时,累积甲烷产量(基于挥发性固体含量,VS)分别为283.4、338.8 mg/L和359.2 mL/g,较PES单独消化提升了24.7%、49.1%和58.0%,较茄子秸秆(ES)单独消化提升了187.7%、243.9%和264.6%;在m PES∶m CM为2∶1~1∶4时,累积甲烷产量较PES单独消化提升3.1%~26.5%,较ES单独消化提升了137.9%~192.0%。

纳米零价铁对猪粪秸秆共消化产气性能及重金属钝化的影响

针对单一畜禽粪便厌氧产甲烷效率低和重金属钝化效果差的问题,以猪粪为主料,水稻秸秆为辅料,探究添加不同剂量纳米零价铁(NZVI)对猪粪秸秆厌氧共消化产气性能及重金属钝化的影响。结果表明:与单一猪粪消化(CK)组相比,猪粪秸秆共消化(ZJ)组有助于提高产气性能,补充适量NZVI可进一步提高产气性能,NZVI添加量为1.0%(质量分数,下同)时效果最佳,累计甲烷产量较CK组提高40.15%;ZJ组Cu、Zn、Cd、As钝化效果较CK组有明显提升,随着NZVI的添加,钝化效果逐渐增强;NZVI添加量为2.5%时的钝化效果最佳,重金属生物利用度下降最明显(p<0.05),且最终消化产物对植物的毒性效应最低。研究发现,辅以适量NZVI的猪粪秸秆共消化可有效提高厌氧消化效率,并降低重金属释放风险。

PET微塑料对污泥和厨余垃圾共消化的影响

探索了中温条件下不同粒径聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)微塑料(30μm和250μm)在0、0.45、1.44、2.88mg/g总固体(TS)的添加量下,对剩余污泥和厨余垃圾厌氧共消化过程中每日甲烷产量、累计甲烷产量、溶解性化学需氧量、氨氮、挥发性脂肪酸以及微生物群落结构的影响。结果表明,PET微塑料会抑制甲烷产量、增加氨抑制、酸抑制风险。在微塑料投加量为2.88 mg/g TS时,累计甲烷产量分别下降了54.49%(30μm)和49.58%(250μm)。微生物结果表明:添加微塑料后细菌的多样性增加,古菌的多样性降低。在共消化过程,微塑料抑制了产酸菌Prevotella、Proteiniphilum的丰度,同时也抑制了产甲烷菌Methanosaeta的丰度,减弱乙酸产甲烷的途径。相关性分析表明,微塑料的粒径与Euryarchaetota呈显著正相关(r=0.945、p<0.01)。微塑料粒径越小,对产甲烷菌丰度抑制越明显,与其他细菌相比,产甲烷菌对微塑料更为敏感。

微生物代谢视角下粉末活性炭通过缓解酸化提高城市有机固废厌氧共消化甲烷生产力

1研究亮点*粉末活性炭(PAC)提高甲烷生产力的能力优于颗粒活性炭(GAC);*PAC通过加速挥发性脂肪酸(VFAs)消耗显著缓解酸化现象;*PAC促进参与VFAs消耗和直接种间电子传递过程微生物的富集;*GAC和PAC均促进氢营养型和乙酸营养型途径。2背景随着我国社会经济和城市化进程的快速发展,特别是实行垃圾分类以来,城市有机固废(餐饮和厨余垃圾)清运量迅速增长。

蘑菇渣与牛粪厌氧共消化的可行性研究

评估了蘑菇渣与牛粪厌氧共消化.中温批量试验结果表明,蘑菇渣与牛粪的结合可以比单样品蘑菇渣得到更合理的C/N(15.6~21.6)和更适宜的pH值(8.1~8.2).蘑菇渣与牛粪的共消化比单独的蘑菇渣消化具有更高的累计甲烷产量.用Фrskov方程和改进的Gompertz模型来拟合共消化样品的累积甲烷产量,发现共消化样品的累积甲烷产量更符合改进的Gompertz模型.试验结果表明,与牛粪的厌氧共消化是处理蘑菇渣可行且有价值的方法.

微贮干玉米秸秆和废弃物单相厌氧共消化产沼气能力分析

以干玉米秸秆和剩余污泥/猪粪作为发酵原料对预处理方式和厌氧消化工艺进行研究,旨在为现代沼气工程稳定运行提供一定的科学依据。以芽孢杆菌和乳酸菌等微生物进行复配对干玉米秸秆进行微贮预处理,研究秸秆微贮前后的组成变化及微生物多样性,在此基础上考察两相和单相厌氧消化对原料发酵沼气产量的影响,最后采用微贮秸秆和剩余污泥/猪粪进行厌氧共消化以进一步提高沼气产率。结果表明,微贮秸秆pH值降低,有机酸浓度提高,纤维素得到有效保护未被降解;微贮原料中乳酸菌为优势菌群;微贮秸秆两相和单相厌氧消化累积沼气产量分别达到292.06和411.46 mL/g TS;微贮秸秆和剩余污泥/猪粪按照比例混合进行单相厌氧共消化,累积沼气产量分别达到500.97和599.39 mL/g TS,为提高干玉米秸秆和剩余污泥/猪粪混合发酵产气量和发酵效率提供参考。