高含固污泥高温厌氧消化系统的工艺管控研究

厌氧消化是污泥处理的主流技术之一,其能够将污泥中的有机碳转化为甲烷。高温高含固率厌氧消化工艺具有运行效率高、负荷高、减少占地等优势,相比中温低含固率厌氧消化工艺,其在管控上存在一些特定的技术要求。结合工程案例的运行经验,对高温高含固率厌氧消化工艺的管控进行分析,从进泥控制、工艺参数控制、运行管理和安全维护等方面进行全面梳理,为该工艺的稳定运行提供指导。

温度及有机负荷对高温高含固污泥厌氧消化启动期产甲烷特性影响研究

高含固热水解-高温厌氧消化工艺可有效提升城镇污水处理厂污泥厌氧消化负荷和能量利用率。当不同污泥厌氧消化工艺切换至高含固热水解-高温厌氧消化时,由于受到高氨氮、高温及高负荷的影响,易引发酸积累。为探讨不同工艺启动高温高含固率厌氧消化工艺的可行性,本研究使用稳定运行的中温常规含固率R1反应器[(35±1)℃,总固体(TS)含量为2%]、中温高含固率R2反应器[(35±1)℃,TS含量为10%]、高温常规含固率R3反应器[(55±1)℃,TS含量为2%]和中温高含固率R4反应器[(35±1)℃,TS含量为14%],并以高含固率(10%)热水解剩余污泥为基质开展高温高含固率厌氧消化反应器启动试验,分析启动过程中氢代谢速率、比产甲烷活性以及微生物群落结构变化,并探讨温度、含固率对产甲烷特性的影响。结果表明:由4种不同工况反应器启动高温高含固率反应器后,各组反应器的挥发性固体降解率为39.8%~41.6%,保持了较高的产甲烷性能。乙酸产甲烷活性相较于启动前下降了37.9%~73.4%,但氢利用速率从0.585~4.914 kPa/(g·h)增至6.76~18.25 kPa/(g·h)。氢营养型产甲烷菌Methanothermobacter和Methanoculleus成为高温高氨氮环境下的优势菌种,启动后其相对丰度提至57.84%~83.94%。高温常规含固率厌氧消化反应器在工况切换前初始氢利用速率达到4.914kPa/(g·h),表现出较高的稳定性。因此,由高温常规含固率反应器启动切换至高温高含固厌氧消化工艺是一种可行策略,关键是提升启动期的初始氢利用速率。

硫酸盐对厌氧消化的影响及强化工艺研究进展

含硫化合物作为工业生产中的常见原料,在医药化工、食品加工等行业中被广泛利用,这也导致了相关行业生产废水中高硫酸盐的水质特点。废水中的硫酸盐成分,会对厌氧生物处理效能产生一定的抑制,同时也会造成设备和管道的腐蚀损耗。研究通过总结厌氧系统中硫酸盐生物还原机理、利用碳源种类以及硫酸盐还原菌与产甲烷菌的竞争影响机制,揭示硫酸盐对厌氧消化性能的影响。并针对高含硫酸盐废水厌氧处理的关键点,进一步介绍目前主流的处理工艺和硫酸盐厌氧抑制的缓解手段,结合相关工艺运行特点,分析不同处理工艺优缺点,为高含硫酸盐废水厌氧处理工艺选择提供参考。

市政污泥“热水解+高含固厌氧消化”处理工艺设计浅析

厌氧消化工艺因具有良好的污泥稳定化、减量化、资源化特性而在市政污泥处理中得到广泛应用,而“热水解+高含固厌氧消化”工艺具有减少厌氧消化系统占地和投资、大幅提升厌氧消化效率的特点,该工艺可彻底实现污泥无害化,更好实现污泥减量化、稳定化和资源化,在市政污泥处理应用中具有广阔前景。文章依托国内“热水解+高含固厌氧消化”工艺实际工程案例,对工艺流程和各系统组成进行梳理和分析,梳理工艺设计关键参数,并对该工艺的特点及设计要点进行分析,为类似项目的工程设计提供参考。

不同浓度餐厨垃圾高温厌氧消化研究

为探索餐厨垃圾高温厌氧消化的可行性,研究不同浓度餐厨垃圾高温厌氧消化过程中厌氧罐内参数的变化。通过餐厨垃圾连续厌氧发酵的进料负荷变化试验,试验结果表明,低浓度的餐厨垃圾浆料较高浓度的餐厨垃圾浆料厌氧发酵过程更加稳定,餐厨垃圾沥水浆料在7.5 kg·m^(-3)d^(-1)的COD负荷和6 kg·m^(-3)d^(-1)的TS负荷下可以长时间稳定运行,系统的容积产气率可达4 m^3·m^(-3)d^(-1)并可长期稳定运行。相较餐厨垃圾中温厌氧发酵,高温厌氧发酵能显著提升厌氧罐的进料负荷,从而有效降低厌氧罐体的大小,降低工程投资和运行费用。

生活垃圾厌氧消化产沼气的工艺优化与能源利用

为提高生活垃圾资源化利用率,对生活垃圾厌氧消化产沼气的工艺优化与能源利用进行研究。以贵州省贵阳市餐厨垃圾为研究对象,首先介绍了餐厨垃圾的组成及特性;然后阐述了湿式厌氧消化技术的工艺流程与系统优化;最后说明了沼气的高效利用方向。

热水解对初沉污泥高温厌氧消化产气性能的影响研究

厌氧消化是目前城市污水处理厂处理污泥的主要方式,传统污泥厌氧消化有机物转化率和产气性能都较低,采用热水解结合高温厌氧消化进行小试试验,考察热水解工艺对初沉污泥高温厌氧消化产气性能的影响。试验结果表明,热水解后初沉污泥最大粒径、平均粒径和中值粒径分别是处理前的0.49倍、0.55倍和0.51倍,污泥中可以被厌氧微生物分解的有机物含量明显提升,COD溶出率达到27.1%。热水解处理之后的初沉污泥相较于处理之前单位VS总产气量提高了21.93%,有机物转化率提高了4.93%,热水解工艺有效提高了初沉污泥高温厌氧消化的产气性能。

高温强化牛粪高浓度厌氧发酵协同抗生素抗性基因削减

为提高畜禽粪便厌氧发酵(anaerobic digestion, AD)效率并促进其在高有机负荷条件下稳定运行,探究厌氧发酵过程中抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)的消长机制。通过序批式试验研究了中温35℃和高温55℃对牛粪高浓度(12%TS)厌氧发酵产气性能、功能微生物群落及ARGs消长的影响,挖掘不同因子与ARGs的相互关系;实验证明:牛粪高固浓度发酵系统在高温55℃条件下具有更好的产气性能,甲烷产量提高17.27%。中温发酵过程VFAs的组分主要为乙酸和丙酸,二者约占VFAs的55.58%,其中丙酸积累量高,转化慢,系统出现短暂酸化状态。而高温发酵体系的稳定性及抗酸能力更强,高温改变了发酵过程中的优势细菌属,增加了Acetivibrio、Petrimonas、Methanothermobacter等微生物的丰度从而增加产气量,维持了产酸菌和产甲烷菌的动态平衡。相比中温(35℃),高温(55℃)发酵更能促进ARGs(尤其是aph(6)-Id、aph(3″)-Ib和sul1)相对丰度的削减。提高温度可显著提高厌氧发酵体系的产气性能,增加稳定性;微生物群落变化是ARGs消长的主要驱动因子。该研究结果可为畜禽养殖粪污厌氧发酵的工艺优化提供参考。

常低温条件下氨氮质量浓度对厌氧消化处理轻工行业废水的影响

在升流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket, UASB)中启动厌氧消化工艺,考查常低温(<25℃)条件下氨氮质量浓度对厌氧消化处理模拟轻工行业废水性能的影响。结果表明,间歇加泥并控制回流比为7.5的条件有利于厌氧消化工艺的启动,当氨氮质量浓度为400~1400 mg/L时,对厌氧消化性能基本无不利影响,且在400~800 mg/L之间时,会轻微促进厌氧消化性能,但较高的氨氮质量浓度会导致部分微生物死亡,促使胞外聚合物和溶解性微生物产物含量增大。此外,氨氮质量浓度的升高不利于氢营养型产甲烷古菌Methanobacterium的生长,其相对丰度从75.5%降低至6.3%,但有利于乙酸营养型产甲烷古菌Methanosaeta和兼性营养型产甲烷古菌Methanosarcina的增殖,二者的相对丰度分别从19.8%和1.7%增大至63.8%和29.1%。常低温条件下,厌氧消化工艺可以处理氨氮质量浓度为0~1400 mg/L的高COD的轻工行业废水,但优势产甲烷古菌会发生显著演替。

提高污泥含固率对高温厌氧消化互营产甲烷影响

以常规含固率(2%)剩余污泥高温厌氧消化排泥为接种污泥,分析接种污泥在不同氨浓度下厌氧消化各步骤的动力学速率变化,并以热水解预处理的高含固污泥(10%)为基质进行连续试验,探讨高温厌氧消化条件下基质由常规含固率快速切换至高含固率的产甲烷性能变化.结果表明,随着氨浓度上升,接种污泥对乙酸、丙酸、丁酸和热水解污泥的比产甲烷活性均有所下降,但其氢利用速率和互营乙酸氧化速率未受到显著影响.高温厌氧消化基质含固率由2%切换至10%连续运行试验结果表明,在有机负荷高达14g COD/(L·d)时,虽然系统COD去除率不足(27.99±3.66)%,且存在VFAs积累(10.41±2.25)g COD/L,但pH值仍可稳定在(7.74±0.09),说明该切换策略具有可行性.稳定运行系统中产氢产乙酸和互营乙酸氧化功能菌属以Coprothermobacter(15.29%)、Anaerobaculum(8.89%)、Tepidimicrobium(17.99%)和Syntrophomonas(1.60%)为主,切换后乙酸营养型产甲烷菌Methanothrix被淘汰,而参与互营乙酸氧化过程的Methanosarcina和Methanothermobacter相对丰度显著提高,说明体系通过构建互营乙酸氧化产甲烷途径来抵御高温高氨的环境胁迫.因此,以常规含固率高温厌氧消化污泥作为接种泥是实现由常规含固率切换至高含固热水解-高温厌氧消化的有效策略,并且接种污泥的互营乙酸氧化活性是切换成功的关键因素.

餐厨垃圾高温高负荷厌氧长期运行工艺效果研究

高温厌氧处理餐厨垃圾具有处理效率高、病原菌灭活效果好和有机物利用率高的优点。在高温(50±1)℃条件下处理实际餐厨垃圾,水力停留时间(HRT)为10 d,有机负荷(OLR)为10.2 kgCOD/(m^(3)∙d),连续运行95 d。试验结果表明,系统pH稳定在7.6左右,总有机酸浓度约170 mg/L,并未出现有机酸积累现象。甲烷的容积产气率达2.8 L/(L∙d),单位化学需氧量(COD)的产甲烷量可达280 mL/gCOD,COD去除率约82%,有机物转化效率为87%。研究表明,高负荷下餐厨垃圾的高温厌氧消化可达到较高的产气水平和有机物去除率,系统稳定性良好且有机物转化效率高,具有较高的工程应用潜力。

温度波动对城市有机生活垃圾高温厌氧消化工艺影响

模拟由于加热失败导致温度从55℃突降到20℃(室温左右),且在20℃时持续时间分别为1h、5h、12h和24h,对高温厌氧消化处理城市有机生活垃圾工艺的影响进行了实验研究.温度突降以及恢复所需时间均在2h以内.正常状态下有机负荷为8.0g.(L.d)-1,停留时间为15d.结果表明,温度突降后,产气量几乎降为0,总挥发性脂肪酸(VFA)和乙酸、丙酸含量快速积累,pH值也随之下降.但系统较高的缓冲能力使得pH值在正常范围内波动,并不影响反应器的运行.随着持续时间的延长,产甲烷菌等微生物的衰减上升,导致其产甲烷恢复时间延长.高温条件下温度波动不但影响产甲烷过程而且影响水解和发酵过程.但整个反应在温度突降后可以恢复,说明厌氧高温微生物对温度变化具有较好的恢复能力.

脱水污泥高温两相与单相厌氧消化工艺比较研究

采用课题组自主研发的自动控温间歇搅拌高含固厌氧消化反应器,针对合肥市十五里河污水处理厂的脱水污泥(稀释至含固率10%)进行了超高温(70℃)酸化-高温(55℃)甲烷化和高温(55℃)酸化-高温(55℃)甲烷化两相与高温(55℃)单相厌氧消化系统性能的比较研究。结果表明,在污泥停留时间为两相产酸相4 d、产甲烷相16 d,单相20 d的条件下,超高温-高温和高温-高温两相的VS降解率分别为40.5%和40.2%,高温单相则只有34.9%。在总停留时间相等的条件下,两相消厌氧化系统的VS降解率、甲烷产率均比高温单相厌氧消化系统高,而出泥VFA含量小于高温单相厌氧消化系统。总体来说,两相厌氧消化系统运行更为稳定,效果更好,并且有较高的H2可供利用为清洁能源,但较高的H2S含量则须控制。

两种污泥高级厌氧消化工艺的比较:高温热处理和低温热碱处理

1研究亮点*两种预处理导致的污泥破碎程度相似;*两种污泥高级厌氧消化具有相似的甲烷产量和有机物去除率;*两种污泥高级厌氧消化的产甲烷途径不同;*低温热碱处理具有更高的能量效率。2背景污水处理是一个高能耗过程,其能耗占总运行费用的25%~65%。据估计,污泥厌氧消化效率最大时所产生的沼气可代替污水处理厂70%~80%的能耗。然而传统的污泥厌氧消化存在着停留时间长、甲烷产率低等不足。热处理作为一种成熟的强化污泥厌氧消化的预处理技术,其强化效果依赖于热处理温度。

高温厌氧消化技术处理餐厨废弃物的工程应用

高温厌氧消化产沼技术是餐厨废弃物处理行业中有效的能源化利用方式,但其实际应用案例相对较少,本文通过研究某餐厨废弃物无害化处理项目高温厌氧消化产沼技术发现:(1)在进料负荷总体波动比较大的情况下(90 000—114 230mg/L),系统仍能维持稳定运行,证明高温厌氧系统具有较强的抗冲击负荷能力;(2)本项目的沼气平均产气量为40 038.77Nm^(3)/d,沼气中甲烷含量为55%—60%,单位物料平均产气率为82.60Nm^(3)/(m^(3)·d),系统单位产气率高;(3)系统稳定,不存在很大的pH值波动,不会出现酸或氨抑制的现象,酸碱度能保持相对平衡。本研究以期为高温厌氧消化餐厨废弃物项目的后续实际应用提供借鉴与参考。

生物强化促进餐厨垃圾高温厌氧消化产甲烷性能的研究

为探究水原脲芽孢杆菌Ureibacillus suwonensis E11的添加量对餐厨垃圾高温(55℃)厌氧消化产甲烷性能的影响,优化生物强化的实验条件,本研究采用5 L连续搅拌厌氧反应器,以餐厨垃圾为底物,以长期驯化的高温厌氧污泥为接种物,通过改变微生物添加量(0、5%、10%、15%、20%),对比高温厌氧消化的产甲烷性能,评价强化效果,确定最佳添加剂量,并结合宏基因组数据揭示生物强化的作用机制。结果表明:与未添加功能微生物的对照组相比,各生物强化组产甲烷量均有明显提高。最佳的功能微生物添加量为15%,在此条件下,生物强化组(575.14 mL/g)比对照组(452.86 mL/g)的累积甲烷产量(以VS计)提高27.00%。生物强化可以在一定程度上提高乙酸的利用效率。微生物群落结构分析显示生物强化通过提高几种重要水解细菌以及嗜氢产甲烷菌Methanoculleus的相对丰度,来促进餐厨垃圾高温厌氧消化产甲烷。

废弃烟秆厌氧消化产甲烷工艺的研究进展

为探讨废弃烟秆厌氧消化应用和推广的可能性,总结了近年来废弃烟秆厌氧消化产甲烷的研究进展和发展趋势,重点对不同研究进行废弃烟秆厌氧消化的接种物、预处理、温度、pH、碳氮比、有机负荷和TS质量分数等影响因素进行了对比分析,并总结了近年来研究出现不同结果的可能原因及目前存在的问题,可为后续探测废弃烟秆厌氧消化最佳的工艺条件,提高产气效率提供理论依据,也可为进一步推广利用厌氧消化技术处理废弃烟秆的资源化利用提供技术支持.

市政有机废弃物厌氧消化工艺综述

厌氧消化工艺能够实现市政有机废弃物高效处理和资源化利用的双重目标,是市政有机废弃物处理技术的发展趋势。本文结合厌氧消化的原理和影响因素,对厌氧消化工艺进行分类,然后分析其在市政有机废弃物处理中的应用,从而合理选用工艺,有效处理市政有机废弃物,营造美好的生活环境。

不同污泥含固率的高温微好氧-中温厌氧消化工艺研究

为探讨城市污泥高温微好氧-厌氧两级消化耦合工艺（TAD-MAD）中CH_4产气情况,考察了不同污泥含固率条件下TADMAD工艺中的p H、总碱度、VSS去除率、挥发性脂肪酸（VFA）和沼气产量以及沼气中CH_4含量,并与中温厌氧消化工艺（MAD）进行对比。试验结果表明,在未调节污泥初始p H的条件下,在消化过程中污泥p H能维持在6.5~7.8之间,适宜甲烷菌生长。TAD-MAD工艺中高温微好氧消化2 d,VFA含量大幅度增加,最高为8 524.70 mg/L,有利于后续中温厌氧消化产甲烷。TAD-MAD工艺系统中累积单位VSS甲烷产气量和CH_4含量均高于MAD工艺。TAD-MAD工艺最佳进泥TSS为7.12%,污泥经过24 d的消化,VSS去除率能达到40%,而MAD的VSS去除率仅为35.12%。TAD-MAD工艺累积单位VSS甲烷产气量为116.56 m L/g VSS,超过MAD的85.72 m L/g VSS。且TAD-MAD工艺产甲烷持续时间较MAD工艺长,CH_4含量总体高于MAD工艺,表明TAD-MAD工艺在VSS去除、甲烷产气量和甲烷含量方面均优于MAD工艺。

分级分相厌氧消化工艺的研究现状

厌氧消化是污泥处理的主要途径之一,分级分相厌氧消化工艺因产酸相和产甲烷相的分离而具有一系列的特点和优势。从污泥的停留时间、TOCD的去除率、COD去除率、应用范围等多角度对分级分相厌氧消化工艺进行了系统的分析。对最新的研究成果进行了总结,并对其在未来污泥处理中的应用前景进行了讨论。