秸秆床厌氧发酵产沼气系统优化试验

针对前期研究中发现秸秆床反应器内秸秆在发酵后期上浮、进水短流等问题,采取在秸秆床反应器内增加导气管、在秸秆捆底部预留缓冲空间以及2种方式组合的方式,研究改进措施对秸秆床反应器及整个发酵系统产气、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除等的效果。结果表明:直接以打捆秸秆为固定相,以猪粪废水为流动相的处理在猪粪废水有机负荷为2.13 kg/(m3/d)条件下出现轻度酸化,产气受到明显抑制,日产气量明显低于其它处理,继续提高猪粪废水有机负荷后各处理间无明显差别;采用增加导气管、增加缓冲空间以及导气管+缓冲空间的方式改善了秸秆床反应器内发酵环境,未出现酸化现象,日产气量稳定性明显提高。试验结束时,各处理秸秆床反应器累积产气量较对照分别提高了18.90%、9.05%和22.48%,累积产甲烷量较对照分别提高了23.02%、9.34%和25.21%;采用该研究提出的改进措施对二级反应器产气组成无明显影响,各处理平均甲烷含量均在68%左右,对整个秸秆床发酵系统累积产气量、平均甲烷体积分数以及COD去除率无明显影响。以上结果表明,在秸秆床反应器内增加导气管对提高反应器产气量、甲烷含量及产气稳定性有较好的效果,在条件允许的情况下可以考虑在反应器底部增加缓冲空间。

养猪废水处理与资源化利用的研究进展

养猪废水是一种高浓度有机废水,直接排入或随雨水冲刷进入江河湖库会引起水体富营养化,破坏生态环境。因此,必须对养猪废水进行有效处理。目前,尽管针对养猪废水污染控制技术的研究报道较多,但总体可归结为三类:1.源头控制技术;2.末端废水处理技术;3.资源化利用技术。重点介绍养猪废水污染控制技术的应用和研究进展,探讨不同技术的经济、技术与环境可行性,希望对养猪废水治理有所帮助。

不同浓度和温度下猪场粪水厌氧发酵产气特性及能效分析

该研究以养殖场新鲜猪粪为原材料在不同温度(15℃,20℃,25℃,30℃和35℃)和不同TS浓度(3%,4%,5.5%,7%和8%)条件下进行产气特性研究及效能分析。结果表明15℃35℃平均池容产气率分别为0.121,0.605,0.615,0.906和1.065 L·L^(-1)d^(-1),甲烷含量分别为42.25%,49.78%,47.25%,52.56%及53.35%。在相同温度条件下,TS越高,COD的去除效率越低。在相同底物浓度条件下,随着温度的升高,COD降解率逐渐增加。在15℃35℃范围内并没有发生明显的酸化现象,pH值稳定在67.5之间。在15℃温度条件下,进料浓度在8%时,pH值最低,为5.8。在15℃35℃范围内,发酵浓度TS在7%时由拟合方程y=0.0083x^(3)-0.579x^(2)+13.23x-95.17(Adj.R^(2)>0.999),得到在20.6℃时产能/耗能的值最大,此时的池容产气率为0.615 L·L^(-1)d^(-1),E/Q为4.0937。

柠檬酸改性活性炭对水中Cr(VI)的吸附性能研究

为使养猪废水中的氮磷等以植物营养液的形式得以资源化利用,并有效去除其中重金属污染物,对木质、煤质、杏壳和椰壳4种活性炭进行柠檬酸改性,并考察对养猪废水厌氧发酵液中Cr(VI)的吸附效果。结果表明,4种改性活性炭中椰壳活性炭对Cr(VI)的吸附率最高。在常温、p H为4、吸附6 h、0.6 g的改性椰壳活性炭处理质量浓度50mg/L的Cr(VI)溶液,吸附率为100%,是原椰壳活性炭对Cr(VI)吸附率的2.3倍。吸附过程遵循Langmuir等温吸附方程,最大吸附容量7.933 mg/g,是原活性炭5.9倍;且改性活性炭对Cr(VI)的吸附符合准2级动力学模型。优化吸附条件下,改性椰壳活性炭对实际养猪废水厌氧发酵液中吸附Cr(VI)去除率提高近50个百分点,达到了61.32%。

不同加入方式下金霉素对猪场污水厌氧消化系统的影响

采用两种金霉素(CTC)加入方式,即经体内代谢法(系统中加入经饲喂金霉素后所获含金霉素的猪粪)和直接添加法(系统中加入空白猪粪+金霉素),两种CTC加入浓度为310.54 mg·kg^(-1)干猪粪(高浓度)和160.05 mg·kg^(-1)干猪粪(低浓度),研究了金霉素对猪场污水厌氧消化系统影响,并比较分析了两种研究方法间的差异。试验在有效容积为1.3 L的模型厌氧消化系统中进行,恒温30℃,连续7 d加入含金霉素浓度为310.54 mg·kg^(-1)和160.05 mg·kg^(-1)的猪粪,检测了加药期和停药期金霉素及其活性代谢产物4-差向异构金霉素浓度、系统产甲烷量、pH、产甲烷菌多样性等指标。结果表明,金霉素加入浓度为310.54 mg·kg^(-1)的直接添加组中金霉素浓度显著高于经体内代谢组(P<0.05),4-差向异构金霉素浓度则显著低于经体内代谢组(P<0.05);与经体内代谢组相比,加药期内两种浓度的直接添加组产甲烷量分别显著降低了4.40%、5.22%(P<0.05),而且直接添加组中沼液pH显著低于经体内代谢组和空白对照组(P<0.05);两种研究方法均未显著影响厌氧消化系统产甲烷菌多样性(P>0.05)。由此可知,采用直接添加法时,加入310.54 mg·kg^(-1)的金霉素会导致厌氧消化系统中金霉素大量累积,并显著降低沼液pH和抑制加药期内厌氧消化系统的产甲烷量。但采用经体内代谢法时金霉素的加入未显著影响系统产甲烷量。因此,在本试验条件下,两种研究方法所得金霉素对猪场污水厌氧消化系统的影响不同,但经体内代谢法能更好地反映生产实际,获得更准确的研究结果。

藻菌比对藻菌共生体系处理养猪废水发酵液的影响和机制研究

为了优化养猪废水发酵液生化处理方式,以小球藻和接种污泥构建藻菌共生体系,考察了藻菌比(1∶0,1∶0.2,1∶0.5,1∶1,1∶5)对微藻生长、组分积累及氮磷转化机制的影响。结果表明:微藻纯培养体系以脂质组分为主,藻菌共生体系在藻菌比为1∶0.2时的微藻浓度和微藻蛋白组分为800 mg·L^(-1)和56.8%;在藻菌协同作用下,通过同化作用去除的氮磷比例增加,脱氮途径主要为同化(38%)和硝化反硝化(62%),除磷主要为同化(18%)和化学沉淀(82%);当藻菌比为1∶0.2时,TP、TN及NH_(4)^(+)-N去除效果最佳,分别为76.0%,32.7%和31.7%;当藻菌比为1∶5时,可溶性有机物去除效果最佳,达到87.8%。

不同氮源对猪粪废水厌氧发酵中氨抑制效果的影响

为明确不同氮源在猪粪废水厌氧发酵过程中的氨氮释放规律及其对厌氧发酵的抑制作用,以尿素和氯化铵为外加氮源,以固液分离后的猪粪废水为底物,在中温35℃条件下通过批式厌氧发酵,研究了不同总氨氮(total ammonia nitrogen, TAN)浓度的外加氮源对猪粪废水厌氧发酵的影响。结果表明:在猪粪废水厌氧发酵过程中,以尿素为氮源产生的游离氨(free ammonia nitrogen, FAN)、挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs)和pH均明显高于以氯化铵为氮源的处理组,但二者对应的总氨氮(total ammonia nitrogen, TAN)没有明显的区别;以尿素为氮源(TAN≤500 mg·L-1)和以氯化铵为氮源(TAN≤1 500 mg·L-1)均能促进猪粪废水厌氧发酵产甲烷,但超过这一浓度后,均对产甲烷有抑制作用,尿素对猪粪废水厌氧发酵产生抑制的浓度(TAN>500 mg·L-1)远低于氯化铵(TAN>1 500 mg·L-1);相较氯化铵,以尿素为氮源对猪粪废水的厌氧发酵具有更强的氨抑制。以上结果可为高氨氮抑制厌氧发酵氮源的选择提供参考。