脂肽强化污泥厌氧发酵生产短链挥发性脂肪酸的研究

利用脂肽强化污泥厌氧发酵生产短链挥发性脂肪酸(SCFA),考察了脂肽投加量对污泥厌氧发酵过程中溶解、水解以及甲烷化过程的影响。实验结果表明,综合考虑经济因素及厌氧发酵效果,脂肽最佳投加量为0.04g/g(以污泥中单位质量总悬浮固体(TSS)的脂肽投加量计),此时SCFA的最大积累量为2 697mg/L。机制分析表明,脂肽能够促进溶解性蛋白质和多糖的溶出及挥发性悬浮固体(VSS)减量,并抑制甲烷产生,从而提高SCFA的积累量,脂肽自身分解对SCFA的贡献不大。

草本植物添加对脂肽强化污泥厌氧发酵生产短链挥发性脂肪酸的影响

脂肽可以强化污泥厌氧发酵生产短链挥发性脂肪酸(SCFA),但污泥本身固有C/N过低限制了SCFA的产生量。向污泥厌氧发酵体系中添加草本植物以提高发酵基质的C/N,结果表明草本植物的添加有助于强化污泥厌氧发酵的水解和酸化过程,发酵基质最佳C/N为20∶1(质量比),此时厌氧发酵体系溶解性化学需氧量(SCOD)最大值为6 564 mg/L,SCFA的最大积累量为423mg/g(以单位干质量挥发性悬浮颗粒物中的COD质量计,下同),显著高于污泥单独厌氧发酵体系(SCOD最大值为1 352 mg/L,SCFA的最大积累量为248 mg/g)。机制分析表明,适宜的C/N可以为厌氧微生物提供良好的生长环境进而促进蛋白质和多糖的溶出,强化酸化过程中关键酶的活性,但对甲烷累积产量却没有明显影响,因此有助于SCFA的积累。

初始pH值对皂苷强化污泥生产短链挥发性脂肪酸的影响

近年来,应用化学表面活性剂强化污泥厌氧生产短链挥发性脂肪酸得到广泛地关注。相较于化学类的表面活性剂,生物表面活性剂具有能够降解,对环境污染小的优点。报道了一种新型的生物表面活性剂皂苷,并用皂苷强化污泥厌氧发酵。实验结果表明,皂苷的最佳投放量为0.2 g·g-1干污泥,相应的最大产酸量为2 149 mg·L^(-1)此外还探究了初始pH值对皂苷强化污泥产酸的影响,实验表明最佳的初始pH为11。机理研究发现初始pH=11能够加速污泥的水解,抑制甲烷产生进而提高了短链挥发性脂肪酸的含量。

生物除磷的碳源影响

文章从理论上系统地分析了不同生物除磷工艺的碳源要求 ,以及影响其除磷效果的关键因素。并理论结合实践 ,分析碳源分配对生物脱氮除磷的工艺选择和运行的重要性 ,建议从碳源的角度进行污水除磷设施的优化设计 。

重金属Cd对污水厂剩余污泥厌氧水解和酸化的影响

在序批式厌氧反应器中探究了重金属Cd^(2+)对污泥厌氧水解和酸化的影响。实验结果表明0.1 mg/L Cd^(2+)能够促进污泥的水解和酸化过程进而促进短链脂肪酸(SCFA)的积累;且其最大积累量为1 025 mg/L。高浓度Cd^(2+)能够促进污泥中有机物的释放;但对酸化过程有严重的抑制作用。当Cd^(2+)的浓度为5.0 mg/L时,最大溶解性化学需氧量(SCOD)和SCFA浓度分别为1 395、465 mg/L,分别是空白对照组的1.5和0.5倍。同时发现高浓度Cd^(2+)(例如5.0 mg/L)能够抑制产甲烷古菌的活性进而导致SCFA的消耗量较低。

矿化垃圾对剩余污泥厌氧水解、酸化的影响

通过向剩余污泥发酵系统中加入不同剂量的矿化垃圾的方法,探究了矿化垃圾对剩余污泥厌氧水解、酸化过程的影响.结果表明,添加1/3g/g TSS(总悬浮固体)剂量以内的矿化垃圾能显著提高WAS的水解、酸化过程,且矿化垃圾的最佳投加量为1/3g/g TSS,在此条件下,试验组SCOD/TCOD以及最大产酸量(183.45mg COD/g VSS,发酵时间为6d)均高于空白组(79.45mg COD/g VSS,发酵时间为10d).机理研究表明,矿化垃圾能够促进污泥的溶解、蛋白质和多糖的水解以及氨基酸和葡萄糖的酸化.在投加矿化垃圾的反应体系中与水解、酸化有关酶的活性也均高于空白试验组,进一步证实了矿化垃圾能够强化污泥厌氧发酵的水解酸化反应.

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。

高温消化条件下污泥内碳源释放进程及特性

为适应低C/N废水生物脱氮除磷的需求,利用剩余污泥开发内碳源备受重视。本文研究了不同温度条件下污泥消化过程内碳源释放进程的变化特征,探讨了污泥消化过程对上清液中有机物分子量分布的影响。研究表明:消化温度由40℃升至60℃时,污泥挥发性固体物(VS)减量化效果及消化液中化学需氧量(SCOD)浓度明显增加,高温条件有利于污泥内碳源的释放。60℃消化处理120h时,污泥消化体系短链脂肪酸(SCFAs)总量为8797mg/L,C/N(以SCOD/TN表示)、C/P(以SCOD/TP表示)分别达到11.7与38.2;消化温度对污泥上清液中有机物分子量分布影响显著,并使微生物副产物、有机质大分子物质更容易转化为其他代谢中间组分和小分子中间产物。若消化时间超过120h,污泥上清液中Mw>100000的大分子物质呈下降趋势,Mw<10000的小分子物质所占比例逐步增加,但SCFAs总量也呈降低趋势,不利于污泥内碳源的累积。

混合外源菌强化剩余污泥微氧水解产酸

利用外源投加酵母菌与醋酸菌的方式促进了剩余污泥水解产生短链挥发性脂肪酸(SCFAs)的产量,考察了混合投加模式下污泥水解溶出的正磷酸盐、氨氮和溶解性COD的浓度,研究水解过程胞外聚合物(EPS)组分中蛋白质及多糖的变化特征.结果表明,在酵母菌和醋酸菌投加量分别为10和20g/L时,发酵第5d实现了最高的SCFAs产量,达到719mgCOD/gVSS,其中乙酸含量为328.78mgCOD/gVSS,占总SCFAs的45.72%.投加两种菌显著促进了剩余污泥水解产生SCFAs,且以乙酸为主.外源菌投加促进了水解酸化过程氨氮和正磷酸盐的释放,最佳反应条件下最大释放量分别为80.66和22.38mg/gVSS,有利于从剩余污泥中回收氮磷.投加外源菌后EPS中的蛋白质和多糖从内层向最外层释放,为污泥水解产酸提供底物.外源投加酵母菌与醋酸菌是促进剩余污泥水解酸化的有效手段.

皂苷强化生物膜污泥厌氧发酵产酸的研究

采用向生物膜污泥中投加生物表面活性剂皂苷的方法,探究了皂苷对膜污泥厌氧发酵产酸的影响。实验结果表明,皂苷能够强化MBR污泥产酸,且皂苷的最佳投加量为0.1 g/(g TSS),相应地,SCFA的产量为2 153 mg/L。机理研究表明,皂苷能够促进MBR污泥水解,抑制产甲烷,进而促进了短链挥发性脂肪酸(SCFA)的积累。同时皂苷也能够强化与SCFA生产有关酶的活性。

pH对生物表面活性剂脂肽强化剩余污泥厌氧水解酸化的影响

近年来,污泥厌氧发酵作为一种新型的污泥处理方式受到广泛关注。通过厌氧发酵,一方面污泥得以减量化,另一方面,得到能源物质短链挥发性脂肪酸(SCFA)。然而,厌氧反应中水解步骤是限制污泥厌氧发酵的关键步骤。因此,提出利用脂肽强化污泥厌氧发酵生产SCFA的方法,并探讨了pH对脂肽强化污泥水解酸化的影响。实验结果表明,碱性环境有助于进一步提高脂肽作用下污泥厌氧水解酸化速率,且最佳pH为10,此时最大SCFA积累量为286.4 mg·g^(-1)。研究表明,碱性环境能够进一步强化污泥中有机物(蛋白质和多糖)的溶出,且抑制甲烷的积累。

草本植物强化剩余污泥碱性发酵产酸的研究

通过添加草本植物(牛尾巴草)强化剩余污泥碱性厌氧发酵生产短链挥发性脂肪酸(SCFA),可克服污泥碳氮比过低而影响蛋白质利用的问题。试验结果表明,当污泥和草本植物总固体(TSS)的质量比为1∶2时产酸效果最佳,此时混合系统中挥发性有机物(VSS)最大产酸量为425.6 mg COD/g,是污泥单独碱性发酵组的1.7倍,是草本植物单独发酵组的2.7倍。草本植物的投加能够强化污泥厌氧反应体系水解,在最佳混合比下,水解速率为污泥单独碱性发酵组的1.93倍。草本植物的投加对甲烷积累影响不大,产酸效果最佳混合组的甲烷累积量仅为污泥单独发酵组的103%。此外,溶解性蛋白质、多糖及酶活性检测结果也验证了添加草本植物的强化产酸作用。

草本植物促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的研究

提出了一种提高污泥厌氧发酵产酸和产甲烷的新方法,即向污泥发酵系统中投加草本植物。试验结果表明,当污泥和草本植物混合比为1∶2(以总固体计算)时,短链挥发性脂肪酸和甲烷产量最佳。同时,超声预处理可以进一步提高混合发酵的甲烷含量,且最佳超声能量密度为1.0 k W/L。反应机理表明,超声预处理能够促进混合发酵体系中蛋白质、纤维素、半纤维素和木质素的转化。另外,在两段式厌氧发酵过程中验证了超声预处理污泥和草本植物厌氧产甲烷的可行性,最大甲烷产量为112.6 L/(m^3·d),明显高于污泥和草本植物单独消化时的甲烷产量。