发酵产氢的影响因素Ⅱ.反应器类型、营养条件和环境条件

发酵产氢技术在国内外受到了普遍关注,然该过程是一个极其复杂的生物过程,受诸多因素的干扰。如何优化产氢过程,确保稳定、持续和高效的产氢能力已成为发酵产氢研究的重点课题。本文在查阅了国内外大量文献的基础上,总结了主要影响因子(包括接种物、基质、反应器类型、营养条件和环境条件)对发酵产氢的影响,对发酵产氢未来的研发工作提出了建议。本部分主要针对反应器类型、营养条件和环境条件三类影响因素进行探讨,接种物和基质的影响已在Ⅰ部分进行了论述。

大型化工企业环境风险管控新思路

环境风险管理已成为可能发生事故风险的化工企业环境影响评价中重要而不可缺少的组成部分。随着全球工业化进程的加速,新的环境风险发生几率逐渐提高,所以环境风险管理是作为与环境污染程度有密切关系的大型化工企业可持续发展的保障。本文结合化工企业的特点,阐述了大型化工企业环境风险管控的新思路。

化工企业环境风险评价研究进展

近年来,我国突发环境事故以及事故造成的直接经济损失呈上升趋势,化工企业的环境安全忧患尤为严重。因此,环境风险评价已成为可能发生事故风险的化工企业环境影响评价中重要而不可缺少的组成部分。文章阐述了化工企业的生产特点,化工企业环境风险评价的特征、内容和方法,并对化工企业的环境风险评价提出相关建议。

危险化学品预警体系研究进展

随着工业的快速发展,危险化学品引起的灾难性事故被频繁报道。为减少其带来的经济损失及人员伤亡,危险化学品预警系统的建立及完善刻不容缓。我们从危险化学品的特点分析、法规标准、发展现状及发展方向等进行综述。

Anammox反应器运行稳定性及其机理研究

采用模拟废水研究了厌氧氨氧化UBF的运行性能。结果表明,在高负荷工况下,厌氧氨氧化反应器的稳定性较差。当容积负荷超过反应器的最大转化潜能时,反应器性能恶化。厌氧氨氧化反应是致碱反应,引起反应器内pH值长期维持在8.50~9.05,超出了厌氧氨氧化菌生长的最适pH范围(6.70~8.30),直接抑制厌氧氨氧化菌的生长和代谢,导致厌氧氨氧化反应器失稳。pH值过高引起反应器内游离亚硝酸浓度(FNA)降低至(1.9±4.3)×10-5^(2.2±2.5)×10-5mg.L-1,低于Anammox菌FNA半速率常数(KS,FNA),会造成亚硝酸"饥饿"。pH升高还可引起游离氨浓度(free ammonia,FA)升高至178.1 mg.L-1,超过了Anammox菌FA半抑制常数KI,FA,严重抑制Anammox菌的生长和代谢,并加剧反应器性能恶化以致失稳并且不能自行恢复。反应器性能失稳后,应及时用清水从反应器内洗出残余基质,反应器功能可快速恢复。

水产品加工废水生物处理工艺研究进展

水产品加工行业庞大的耗水量和高浓度废水备受瞩目,同时随着废水排放标准日益严格,其处理势在必行,生物法是处理该类废水的最佳选择。诸如生物滤池（AF）、上流式厌氧污泥床反应器（UASB）和厌氧流化床（AFB）的厌氧工艺能达到80%~90%的有机物去除率并产生沼气;类似活性污泥、接触氧化、生物转盘、滴滤池以及氧化塘的好氧工艺也适合于有机物的去除,若将各种工艺相结合将提升工艺水平。

厌氧消化工艺的氨抑制现象

对厌氧消化工艺氨抑制的相关研究进展作了综述,对氨抑制的机制进行了剖析,对其影响因素进行了总结,并提出了工程对策。结果表明,由于所用接种污泥、废物成分、试验条件和方法各不相同,氨抑制效应也各异。微生物驯化以及在厌氧消化前采取多种方法,可促成氨的去除或与其他毒物相互抵消毒性,从而显著改善废物处理的效率。

好氧颗粒污泥的应用

好氧颗粒污泥是一种新型的废水生物处理材料,它凭借其密实的结构、多样的微生物种群以及优良的沉降性能已经引起了许多学者的关注。本文对好氧颗粒污泥的形成及结构、特性加以综述。并重点关注了近年来国内外好氧颗粒污泥的应用,主要包括:有机有毒废水的处理、乳品废水的处理、氮和磷的去除、重金属和染料的去除、颗粒物的去除、核废料的去除等方面。

发酵产氢的动力学模型

发酵产氢已经建立和应用了一些动力学模型。对描述批次发酵产氢过程的动力学模型,描述各种因子对其影响的动力学模型,以及探讨基质降解速率、产氢细菌(HPB)生长速率和产物形成速率关系的动力学模型进行了综述分析。分析表明,改进的Gompertz模型被广泛用于描述批次发酵产氢过程;Monod模型则广泛应用于描述基质浓度对基质降解速率的影响;改进的Han-Levenspiel模型可描述抑制剂浓度对发酵产氢的影响;Arrhenius模型用于描述温度对发酵产氢的影响;Andrew模型可描述H+浓度对比产氢速率的影响;稀释率对发酵产氢影响的动力学模型需要根据系统特点选用不同的模型,包含了生物衰减的双基质模型更适用于描述连续搅拌罐反应器中稀释率对产氢速率、生物量和葡萄糖、蛋白胨、氨氮、甲酸盐、丁酸盐浓度的影响;Luedeking-Piret及其改进型模型被大量用于描述HPB生长速率与产物形成速率间的关系。同时,对这些动力学模型未来所要做的工作提出了建议。

厌氧消化工艺的硫抑制现象

厌氧消化是一种非常有用的废物处理方式,既能实现污染控制,又可回收能源。在一些废物中常含有大量的含硫物质,这些物质是导致厌氧消化不稳定和运行失败的重要原因。总结了厌氧消化工艺硫抑制的研究进展,探讨了硫抑制的机制和控制因子,并在此基础上提出了硫抑制调控对策。

硫酸盐生物还原中电子供体的选择

硫酸盐生物还原在含硫酸盐废水的处理中具有明显优势,然而富含硫酸盐的废水通常缺乏电子供体,因此电子供体的选择及添加就成了该工艺推广所面临的主要问题。本文综述了用于硫酸盐生物还原的各种电子供体,包括氢、甲酸、甲醇、乙醇、乳酸、挥发性脂肪酸、糖类、烃类和有机废物,讨论了适宜电子供体的选择标准。

厌氧消化工艺的金属抑制现象

厌氧消化是一种非常有用的废物处理方式,既能实现污染控制,又可回收能源,具有多种优势。而金属抑制是导致厌氧消化工艺运行不稳定的重要原因之一。综述了厌氧消化工艺金属抑制相关研究进展,分析了抑制机制,总结了其影响因素,并提出了解毒对策。分析表明,由于所用接种污泥、废物成分、试验条件和方法各不相同,金属抑制效应也各异。微生物驯化以及在厌氧消化前采取沉淀、吸附和螯合等方法,可减弱金属的抑制作用,从而显著改善废物处理的效率。

逆流湍动床生物膜反应器液相混合特性的研究

研究了实验室规模逆流湍动床的水力学特性。以亚硝酸钠作为示踪剂,采用刺激-响应技术,通过测定停留时间分布（RTD）,考察了反应器的内部流动状况。考察了不同固含率（0-0.3）、表观气速（1.1-8.8 mm/s）和表观液速（0.66-1.7 mm/s）对RTD的影响。研究表明,表观气速增大、固含率减小和适当提高表观液速都会使反应器返混增强,更接近CSTR。反应器死区百分率低,结构性能良好;死区百分率与表观气速和液速相关性不强,而与固含率负相关。逆流湍动床的RTD可用轴向扩散模型、等体积多釜串联模型和不同体积2釜串联模型来模拟,这些模型的特征参数Pe、N和α分别为1.25-1.79、1.46-1.67和0.74-0.90。

发酵产氢的影响因素Ⅰ接种物和基质

发酵产氢技术在国内外受到了普遍关注,然而该过程是一个极其复杂的生物过程,受诸多因素的干扰。如何优化产氢过程,确保稳定、持续和高效的产氢能力已成为发酵产氢研究的重点课题。本文在查阅了国内外大量文献的基础上,总结了主要影响因子(包括接种物、基质、反应器类型、营养条件和环境条件)对发酵产氢的影响,对发酵产氢未来的研发工作提出了建议。本部分主要针对接种物和基质两种影响因素进行探讨,其它因素将在Ⅱ部分进行论述。

盐度对厌氧氨氧化反应器运行性能的影响

考察了厌氧氨氧化反应器处理高盐度、高浓度含氮废水的可行性.结果表明,高盐度显著抑制厌氧氨氧化活性,这种抑制具有可逆性.在30g.L-1(以NaCl计)盐度条件下,未驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照(无盐水质条件)低67.5%;驯化污泥的厌氧氨氧化活性只比对照低45.1%.由高盐环境转移到低盐环境(无盐水)时,驯化污泥的厌氧氨氧化活性可提高43.1%.通过逐渐提高盐浓度,并调整反应器容积负荷避免基质抑制,可使厌氧氨氧化反应器适应30g.L-1(以NaCl计)盐度,其处理效能与对照期接近.但由于高盐度条件对厌氧氨氧化细菌生长的负面影响,反应器长期运行于高盐度条件下,容易出现功能衰退.

逆流湍动床短程硝化反应器的运行性能及基质抑制动力学模型

采用模拟含氨废水和逆流湍动床(inverse turbulent bed,ITB)反应器研究了短程硝化工艺的运行性能及基质抑制动力学模型.结果表明,采用"预挂膜"和"快速排泥"的联合挂膜方法,以及"低浓度,高负荷"的启动策略,可在20 d将ITB短程硝化反应器NH 4+-N负荷升至0.59 kg.(m3.d)-1,实现快速启动.在进水NH 4+-N浓度为700 mg.L-1,水力停留时间(HRT)为3 h,NH 4+-N负荷为5.60 kg.(m3.d)-1时,该反应器NH 4+-N去除速率最高可达4.25 kg.(m3.d)-1.NO 2--N最高生产率可达3.70kg.(m3.d)-1.在Haldane、Edwards、Aiba、Luong模型中,Haldane和Aiba模型更适用于对短程硝化的基质抑制动力学行为的数学模拟.当进水NH 4+-N浓度为630 mg.L-1,HRT为8 h,NH 4+-N负荷为1.89 kg.(m3.d)-1时,在Haldane模型中,最大氨氧化速率rmax为1.84 kg.(m3.d)-1,抑制动力学常数KIH为97.4 mg.L-1,半饱和常数Km为0.188 mg.L-1,取得最大氨氧化速率时的游离氨浓度为4.28 mg.L-1;在Aiba模型中,测得rmax为1.83 kg.(m3.d)-1,抑制动力学常数KIA为114 mg.L-1.

乙酸钠和无机盐对部分亚硝化反应器运行性能的影响

通过间歇试验和连续流反应器的运行试验,探索了实现部分亚硝化反应的控制条件,考察了乙酸钠和无机盐对部分亚硝化工艺效能的影响.结果表明,通过控制进水碱度、溶解氧和水力停留时间,可在气升式反应器中实现稳定的部分亚硝化,反应器出水适宜后续厌氧氨氧化反应器处理.乙酸钠对部分亚硝化反应器的运行性能有重大影响.添加乙酸钠后,反应器出水氨氮浓度不变,亚硝氮、硝氮和总氮浓度减小,且变化程度与所添加的有机物浓度呈正相关,乙酸钠引发反硝化是造成影响的主要原因.短期批次试验表明,在摩尔浓度相同的条件下,NaCl、KCl和Na2SO4对氨氧化活性的影响程度接近,盐浓度为150mmol·L-1时,氨氧化活性为未添加盐时的60%.连续流试验证明,通过逐渐提高盐浓度,部分亚硝化反应器能适应25g·L-1盐度的水质.当盐度大于27g·L-1时,出水水质不合要求.亚硝酸细菌对高盐度胁迫比硝酸细菌敏感.

节球藻毒素对小鼠肝脏微结构的影响研究

作为新型生物毒素,节球藻毒素(NOD)常见于爆发水华的水体中,是泡沫节球藻分泌的具有高肝毒性的次生代谢产物.由于其毒性高、暴露途径广且不易降解而日趋受到人们的重视.为了阐明NOD的肝毒性机理,本研究以模式生物小鼠为载体,研究亚慢性NOD诱导下小鼠肝脏在形态学、病理学上的微结构变化.结果表明,10μg·kg-·1d-1NOD下暴露21d可诱导小鼠肝脏出现"草莓状表面"的肉眼可见的形态学改变.在H&E染色下,观察到在NOD暴露21d可诱导小鼠肝脏出现微小结节、细胞嗜酸性病变、炎症细胞浸润、慢性淤胆及脂肪病变等病理学现象.当暴露时间延长到28d时,嗜酸性病变恶化并出现嗜酸小体.在TEM观察下,小鼠肝细胞在NOD的诱导下出现肝细胞核皱缩、染色质凝集或边集、线粒体嵴横纹加深及分布散乱、内质网肿胀、核糖体脱粒等现象,并且在胞质中多有观察到微泡性脂肪变性及吞噬小泡.上述变化充分说明,在亚慢性暴露条件下,NOD依然具有强烈肝毒性.引起NOD慢性肝中毒的主要原因是肝细胞嗜酸性病变及炎症的诱发,并在暴露时间延长后进一步恶化,肝板结构破坏更加严重.