碱性pH条件下增强剩余污泥厌氧产酸的研究

在污水处理厂内部,将污泥进行厌氧发酵来获取用于生物除磷所需的乙酸和其他挥发性脂肪酸等生物易降解基质是可行的,同时还实现了污泥的资源化利用。在污泥厌氧发酵的影响因素中,pH值是重要的参数之一。在温度为20～22℃的条件下,研究了剩余污泥在不同pH条件下(4.0～11.0)厌氧发酵产酸的情况。结果表明:pH值为8.0～11.0时所产生的挥发性脂肪酸(VFAs)总量多于pH值为4.0～7.0的,特别是在pH=10.0的条件下,第12天时的产酸量高达256.16mg/gVSS,是pH=7.0时的3.0倍左右。此外,还从SCOD溶出量、水解酶活性、甲烷产生量等方面探讨了碱性条件下剩余污泥产酸增多的机理。

亚硝酸盐对厌氧产酸耦合反硝化工艺的影响

以木薯酒精废水为碳源,通过批次实验研究了亚硝酸盐对厌氧产酸耦合反硝化系统的影响。结果表明,投加600 mg·L-1 3NO-N-后的最终产酸量与空白反应器相差不大,但是投加相同浓度亚硝酸盐后产酸受到严重抑制,最终产酸量仅为空白反应器的1.8%。而硝酸盐还原过程中厌氧产酸受到抑制可能是由于反硝化中间产物亚硝酸盐的存在,低投加量的亚硝酸盐即可对厌氧产酸产生强烈的抑制作用并具有持续性,且对各产酸组分的影响作用:正丁酸>丙酸>乙酸。随着2COD/NO-N-的降低,亚硝酸盐的还原率由74.9%降低至22.2%。当游离亚硝酸(free nitrous acid,FNA)浓度为0.05 mg·L-1以上时,亚硝酸盐还原几乎被完全抑制(90%以上)。此外,随着2COD/NO-N-的增加,反硝化所占的比例逐渐减小,而DNRA过程(dissimilatory nitrate reduction to ammonium,异化硝酸盐还原为铵)逐渐占优势。

不同有机废水厌氧产酸过程的研究

主要研究了不同类废弃有机物厌氧产酸过程中产生的挥发性脂肪酸的产量和组成比例。研究发现,废糖蜜溶液、蛋白废液和淀粉废液在达到最高产酸量时,超过50%的VFAs是乙酸,其次是丙酸,还含有少量的丁酸和戊酸。废甘油溶液在达到最高产酸量时,产生的VFAs的主要成分是丙酸。4种有机废液中,相同初始COD浓度条件下,淀粉废液产生的VFAs产量最多,初始COD为5000mg/L时最高产量为2.321g/L,其次是废甘油溶液,最高产量是2.244g/L。

废弃淀粉乳强化剩余污泥厌氧产酸

通过外加废弃淀粉乳强化剩余污泥厌氧产酸,研究了剩余污泥中颗粒性有机物和溶解性有机物的降解情况,考察了溶解性有机物的组成变化和挥发性有机酸(VFA)的构成比例。实验结果表明:废弃淀粉乳能促进颗粒性有机物的降解,添加废弃淀粉乳后,颗粒性蛋白质(P-P)的降解率从44.32%提升至61.05%,颗粒性碳水化合物(P-C)的降解率从47.71%提高到71.75%;废弃淀粉乳还能够促进未知有机溶解物(U-M)的降解,进而产生更多的VFA,添加废弃淀粉乳后,溶解性有机物中U-M的质量分数从41.22%降低至3.21%,VFA质量分数则从26.04%提高至84.39%。

PMS协同介质阻挡放电对污泥水解及厌氧产酸效果的影响

鉴于强化污泥水解对于改善厌氧产酸效果的重要作用,在分析介质阻挡放电(DBD)、过一硫酸盐(PMS)单独破解污泥的反应参数及结果后,将两者进行联合,探讨联合反应后污泥水解及厌氧产酸效果的变化。结果表明,DBD放电或PMS单独处理对于污泥水解效果有限,当两者联合后,污泥的水解效果显著提高,说明PMS能被放电活化从而产生协同作用,其最佳反应条件为放电电压11kV、频率10kHz、时间20min、PMS投加量n(HSO5-)=1.0mmol/gTS;HO·、SO4^-·为参与反应的重要活性物质;剩余污泥经预处理后能显著提高厌氧发酵系统中挥发酸的产量,并促进多碳酸向乙酸转化。

剩余污泥中温和高温厌氧水解酸化产VFAs性能研究

通过对比中温(35℃)和高温(50℃)厌氧产酸过程中挥发性有机酸(VFAs)含量与成分的变化,研究温度对剩余污泥的颗粒粒径、颗粒有机物降解情况、可溶性化学需氧量(SCOD)及挥发性有机酸(VFAs)的影响。结果表明,高温厌氧发酵可以显著促进污泥絮体解离,污泥分解率可达41.10%,微生物反应机率增加,反应效率提高。中温发酵和高温发酵过程中颗粒性有机物的水解过程均遵循一级反应动力学,且高温水解速率常数显著高于中温水解速率常数。中温水解液中未知溶解性有机物积累量高,转化慢,可能是中温发酵产酸效果低于高温条件的原因之一。高温发酵获得的VFAs约为中温VFAs产量的2倍,其中有机酸异戊酸和异丁酸的比例较高,二者约占VFAs的50%;中温发酵过程VFAs的组分单一,主要为乙酸。水解液中氨氮的增加量与颗粒型蛋白质的分解量存在强相关关系,高温发酵下的氨氮转化因子显著高于中温发酵的氨氮转化因子。

基质与微生物之比(F/M)对酱渣厌氧发酵产酸的影响

厌氧发酵产酸是酱渣资源化的新途径。研究表明,基质与微生物之比(F/M)越低,酱渣预处理液厌氧发酵产酸的效果越好。当F/M为1∶1时,预处理液中可溶性蛋白质及碳水化合物的降解率最高,分别为71.23%和73.43%;酸性、中性和碱性蛋白酶及α-淀粉酶的活性最大,分别为5.336 U/mL、3.964 U/mL、4.726 U/mL及14.04μg maltose/min;单位体积酱渣预处理液发酵所得挥发性脂肪酸(VFA)的浓度和乙酸浓度均最高,分别为0.17g/mL和0.14g/mL,乙酸占总末端发酵产物比例也最大,为82.19%。可溶性蛋白质在发酵初期(2 d内)的转化主要源于酸性蛋白酶的催化降解。发酵产物包括乙醇、乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、戊酸等,但均以乙酸为主。不同F/M条件下,厌氧产酸过程中均存在明显的丙酸累积现象,F/M为20∶1时,丙酸累积量最高,约为4.00 g/L。

碳同位素解析厌氧产酸过程挥发性有机酸来源

针对厌氧产酸条件下挥发性有机酸(VFAs)来源不明确及定向合成无依据的问题,基于同位素示踪技术对VFAs来源与合成比例进行研究.构建完全的厌氧产酸体系,采用牛血清蛋白、植物油和稳定同位素型葡萄糖(碳13丰度99%)作为反应底物,利用碳同位素示踪原理,定量分析VFAs的来源及其比例.结果表明:碳水化合物(碳13丰度99%)主要贡献偶数型短链脂肪酸的生成,其中对乙酸(HAc)和丁酸(HBu)的贡献率分别为77%和86%;而蛋白质(碳12)主要贡献奇数型短链脂肪酸的生成,其中对丙酸(HPr)和戊酸(HVa)的贡献率分别为85%和99%.通过改变发酵底物中碳水化合物和蛋白质比例,可以有效调节水解液中奇数型与偶数型短链脂肪酸的浓度和比例,为后期微生物合成高品质聚羟基脂肪酸酯(PHA)提供物质基础.

两步预处理对厌氧消化产酸纤维酶解和沼气发酵的影响

对厌氧消化产酸纤维(挥发性脂肪酸生产废渣)进行了酶解糖化和沼气发酵实验研究,探索了乙酸氨水两步预处理对木质纤维素降解、葡萄糖浓度、木糖浓度和沼气产率的影响。结果表明:乙酸氨水两步预处理进一步降解了厌氧消化产酸中的半纤维素和木质素,而且纤维素回收率较高,为77.47%~81.44%,其中4%乙酸处理和10%氨水处理实验组的纤维素质量分数达到56.82%,半纤维素质量分数仅为7.94%;在上述预处理条件下,酶解糖化效率最高,葡萄糖质量浓度达到47.46 g/L,葡萄糖得率为67.73%;同时在此乙酸氨水两步预处理条件下的沼气产率明显优于单独乙酸和单独氨水预处理,获得的最高沼气产率为414 mL/g,有效提高了厌氧消化产酸纤维的产气效率。

酒精废水优化产酸及其强化低C/N污水氮磷去除

对木薯酒精废水厌氧产酸的预处理条件进行优化,并探究以其厌氧发酵液作外碳源,对处理低C/N生活污水的影响。结果表明,在热处理且pH为9条件下,木薯酒精达到最佳产酸效能,VFAs产量高达30~35 g COD/L。以木薯酒精厌氧发酵液为外碳源,处理低C/N生活污水的TN、TP去除效果更佳,分别为73.2%和69.6%,显著优于乙酸钠系统。在木薯发酵液系统中,Bacteroides、Janthino-bacterium sp.、Pseudomonas和Microvirgula aerodenitrificans等优势菌群表现出良好的硝化反硝化及反硝化除磷效果,而乙酸钠系统中检测出一种重要的GAOs(Defluviicoccus vanus),导致除磷效果受到一定影响。以木薯酒精厌氧发酵液作外碳源的投加,成本远低于乙酸钠等常用商业碳源,具有较好的应用价值。

城市有机垃圾厌氧干发酵菌群与代谢产物特性研究

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。

餐厨垃圾厌氧发酵附加酸化改造工程实践

本文介绍了餐厨垃圾厌氧发酵工艺以及该发酵工艺现场运营的难点,结合老龄化填埋场渗滤液可生化性较低,需要外加商品碳源满足生化处理所需营养,阐述了厌氧发酵罐附加酸化改造的重要性。餐厨垃圾处置厂联合渗滤液处理厂启动酸化试验,结果表明:通过定向产酸后的酸化液作为碳源进行水质调配,符合污水厂生化出水标准要求COD 3-N 【50 mg/L;TN 【100 mg/L。

pH对水稻秸杆发酵产酸特性的影响

采用锥形瓶反应器及室内培养方法,研究pH对水稻秸杆厌氧产酸的影响。结果表明,酸化产物的组成与pH有关,乙酸和丁酸在不同的pH值下总为主要产物;pH>7时,明显有丙酸生成;酸化的最佳pH值为7,此条件下挥发性脂肪酸(VFA)的产量最高可达11.634 g/L,总固体(TS)的去除率可达51%。

预处理温度及pH值对废弃菌丝体发酵产酸的影响

为利用废弃菌丝体生产短链挥发性脂肪酸(Short Chain Volatile Fatty Acids,SCFAs)的资源化方法提供有益参考,研究了废弃菌丝体预处理温度和pH值对总固体(Total Solid,TS)和有机物(Volatile Solid,VS)融出率,上清液中SCOD、可溶蛋白质、碳水化合物和氨氮浓度及预处理液发酵产酸效果的影响。结果表明,较高的废弃菌丝体预处理温度和pH值有利于TS和VS的融出,所得上清液中SCOD、可溶蛋白质、碳水化合物和氨氮浓度均较高。当预处理温度一定(90℃)时,废弃菌丝体预处理pH值对厌氧发酵产酸的效果影响较大,pH值为5.0时,SCFAs的质量浓度最高,为8.01 g/L,但各预处理pH值条件下有机酸的主要成分均为乙酸。由于中性pH值(pH值为7.0)时溶液中氨氮质量浓度高达1.96 g/L,抑制了厌氧产酸微生物的活性,产酸效果较差。

pH对果蔬、园林垃圾混合厌氧水解产酸的影响

采用厌氧水解技术处理果蔬、园林混合垃圾,探究pH值对产酸效果的影响。在45℃、pH=6的条件下,第11天时反应器内消化液的挥发性脂肪酸(VFA)浓度达到最大值12.94 g/L,是未调控pH条件下VFA浓度的3.37倍,同时使达到最大值的时间减少了20%,大大提高了产酸效率。同时,调控pH可以促进溶解性有机物(SCOD)转化为挥发性脂肪酸,VFA/SCOD在pH=6条件下第11天时达到最大值,为48.73%。进一步对比分析不同条件下的消化液VFA组分和氨氮浓度,调控pH=6可使发酵类型从乙醇型发酵转为丁酸型发酵,也有利于蛋白质的分解。

pH值对污泥发酵产酸的影响

利用剩余污泥厌氧发酵产生挥发性脂肪酸,可作为污水脱氮除磷的有机碳源,而pH值是发酵产酸过程中重要的控制参数。研究了不同pH值条件下剩余污泥厌氧发酵产酸过程中各参数变化规律,探索pH值对其过程的影响及其分析。结果表明,碱性条件有利于污泥发酵产酸过程,实验最佳条件是控制反应初始pH值为10.0,仅8 d发酵挥发性脂肪酸浓度就达到8.90 mmol/L。此外,污泥在发酵过程中,酸性条件下NH4+-N和PO34--P的释放量均大于碱性条件。

餐厨(厨余)垃圾碳源化技术及应用研究

介绍了餐厨垃圾碳源化技术,从传统处理技术的不足和碳源产品需求量大且不断增长2方面阐述了碳源化技术的必要性。阐述了餐厨(厨余)垃圾碳源化技术开发及应用研究进展,并以苏州市七子山垃圾填埋场渗沥液处理站餐厨垃圾碳源化技术的中试研究为例,进行餐厨垃圾产酸发酵实验和酸化液作为渗沥液处理碳源的投加实验。结果表明:通过定向产酸,餐厨垃圾的VFAs浓度增加了1倍以上,转化率远远大于传统厌氧发酵工艺。投加酸化液作为碳源后,MBR出水TN浓度从175~275 mg/L下降到10~40 mg/L。

有机生活垃圾半干发酵菌群的分布变化特征

为了研究有机生活垃圾厌氧发酵中菌群的分布变化特征,以有机生活垃圾为生物质资源,进行半干式厌氧发酵试验。采用最大或然数法(most probable number,MPN)分析发酵过程中厌氧菌群时间和空间上的数量变化。结果表明:厌氧菌中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天左右达到最大值3.2×109个/m L,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天才增加到106个/m L。空间上厌氧产酸菌和甲烷菌的数量均是在基质条件稳定的中部位置和流动性较好的底部位置较多;厌氧氨化菌数量较多的为中部边缘和中部中心位置;厌氧纤维素降解菌主要在底部增殖。初步构建了产酸菌与产甲烷菌时间和空间的动力学模型,模型拟合效果良好,可为厌氧发酵工艺提供参考。该文对有机垃圾制取生物燃气的工艺过程具有理论指导意义。