活性污泥的热处理及其发酵产氢特性

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以易得的城市污水处理厂的好氧活性污泥为对象.通过间歇发酵试验,探讨了经65℃、80℃、95℃、110℃处理后的污泥的产氢特性.葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH 7.0、葡萄糖浓度10 000 mg/L、污泥接种量2 g MLVSS/L(Mixed Liquor Volatile Suspended Solids,MLVSS,混合液挥发性悬浮固体浓度)等条件下,由热处理后的活性污泥构建的发酵系统,其产氢量均大于未经处理的活性污泥反应系统.其中,经65℃处理过的活性污泥具有更高的发酵产氢性能,在72 h的发酵过程中,其累积产氢量为92.53 mL,活性污泥的比产氢率为8.36 mmolH2/gMLVSS,葡萄糖的氯气转化率达到1.08 mol/mol.处理温度不同,活性污泥发酵葡萄糖的液相末端产物也存在差异,经65℃和80℃处理过的活性污泥,末端发酵产物以丁酸和乙酸为主;经95℃和110℃处理过的活性污泥,则表现为混合酸发酵.活性污泥的热处理,对其中的同型产乙酸菌无抑制作用.     

UASB生物制氢反应系统生物强化作用研究

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以糖蜜废水为底物,利用厌氧活性污泥发酵产氢.向反应器中投加高产氢微生物产酸克雷伯氏菌HP1,探讨了生物强化作用对反应器产氢能力的影响.研究表明:在污泥接种量为30.0 gVSS/L、启动负荷为6.0 kgCOD/(m3·d)、水力停留时间(HRT)为9 h、投菌量为3%的条件下对生物制氢系统进行强化,可使反应系统产氢能力提高25%,并形成丁酸型发酵产氢,液相末端发酵产物中丁酸和乙酸的含量占挥发酸总含量的63%以上,气相中氢气含量在40%～52%之间,最大产氢量达4.52 L/d.     

同型产乙酸菌株CA3及其发酵葡萄糖产乙酸条件优化

 同型产乙酸菌纯培养物的获得,可为研究其在厌氧生物处理系统中的生理生态功能以及生产化工溶剂乙酸提供种质资源。以CO₂为碳源,采用改良Hungate厌氧技术,从厌氧活性污泥中分离得到一株同型产乙酸菌CA3。该菌株为严格厌氧,卵形,G⁺,可利用H₂/CO₂产乙酸,也能发酵葡萄糖、果糖等产生乙酸。16SrRNA基因序列比对及系统发育树构建结果表明,CA3隶属Blautia sp.。菌株CA3能在20~45℃的温度范围内生长,最适生长温度为35℃,最适初始pH值为8.0。在最适条件下,菌株CA3利用H₂/CO₂产乙酸速率可达8.92mg/(L·h);以酵母粉作为氮源发酵葡萄糖时,发酵体系的乙酸浓度可达1370mg/L。     

一种产氢产乙酸菌互营共培养体的筛选及其群落结构解析

厌氧消化系统中的产氢产乙酸菌在营养生态位上位于产酸发酵菌群和产甲烷菌群之间,在功能上起着承上启下的重要作用.该菌群具有与耗氢菌互营共生的特性,其分离纯化非常困难.为了深入了解其生理生态特性,为开发高效的厌氧生物处理技术提供理论基础,采用丙酸和丁酸混合培养基,以具有甲烷发酵功能的厌氧活性污泥为出发菌群,进行了产氢产乙酸菌互营共培养体的选育,并借助于PCR-DGGE技术对其菌群结构进行了解析.经过选择培养基的不断传代培养,最终筛选到2个产氢产乙酸互营共培养体7-m-2a和11-O-1.这2个共培养体不仅对丙酸和丁酸具有很强的降解和产乙酸能力,而且不产甲烷和硫化氢.在这种非产甲烷菌和非硫酸盐还原菌与产氢产乙酸菌组成的互营共培养体中.含有专性的互营产乙酸菌Desulfotomaculum sp.Iso-W2及其伴生菌,其中的伴生菌是能利用甲酸盐和H2/CO2的Uncultured bacterium 054E12_B_DI_P58和Sedimentibacter sp.JN18_A14_H.对这一新的产氢产乙酸菌互营共培养体的发现和选育成功,为更全面地研究产氢产乙酸菌的生理生态特性提供了样本.     

基于细胞固定化悬浮培养的CSTR反应器运行

为提高连续流发酵制氢(CSTR)生物反应器的产氢效能,以红糖水作为发酵底物,通过投加活性炭颗粒作为固定化载体强化活性污泥,形成固定悬浮一体化的新型CSTR反应器.着重探讨反应器内部的稳定性与其产氢性能.结果表明,在温度为(35±1)℃,水力停留时间(HRT)为4 h,进水COD为6 000 mg/L时,其最大产氢量可达到12.06 L/d;此外,反应器内部的耐酸性能良好,pH值最低可达3.42,而且在载体颗粒物的作用下,生物量活性保持良好,COD去除率也可高达50%.     

初始pH对木薯酒精废水高温厌氧产氢的影响

通过间歇实验,考察了初始pH(4.0～10.0)对木薯酒精废水高温(60℃)厌氧产氢的影响.结果表明,初始pH 6.0为高温厌氧产氢的最佳值,累积产氢量为383 mL,单位基质产氢量为70 mL·g-1.挥发性有机酸(VFA)和乙醇的总量随着pH的升高而升高,乙酸的含量越来越大,但丁酸始终占优势.接种污泥在90℃的水浴中加热1 h不能有效地抑制产甲烷菌和同型产乙酸菌的活性,当初始pH 在6.0～10.0时,发现不同程度的氢消耗,并且在初始pH 9.0和10.0时,发酵末期均检测到甲烷.发酵过程中对底物变化的跟踪分析表明,氢气主要在丁酸生成过程中产生,与乙酸关系不大.     

一株产氢产乙酸菌的生长条件及产乙酸特性

在参与有机废水厌氧生物处理的各类微生物菌群中,产氢产乙酸菌群在功能生态位上起着承上启下的作用,对产氢产乙酸过程的强化,将有助于提高厌氧生物处理系统的效能。在前期研究中,通过丙酸和丁酸混合培养基,从厌氧活性污泥中筛选到一株双歧杆菌属(Bifidobacterim)的产氢产乙酸菌AX3。间歇培养试验结果表明,菌株AX3可在pH7.0、30℃条件下获得最佳增殖,不仅对丁酸和丙酸具有很高的乙酸转化率,同时也可发酵多种双糖和淀粉,并产生一定数量的乙酸。作为氮源,氯化铵比尿素更能有效地促进菌株AX3的增殖。     

处理制药综合有机废水活性污泥的特性及其主要厌氧微生物生理群组成的研究

报道了处理制药综合有机废水的活性污泥特性及组成活性污泥的主要微生物生理群：淀粉分解菌、纤维素分解菌、蛋白质分解菌、发酵性细菌、产氢产乙酸细菌、丙酸分解菌、丁酸分解菌、硫酸盐原还细菌、硝酸盐还原细菌、乙酸裂解产甲烷细菌和产甲烷细菌。     

厌氧发酵反应器的启动运行及活性污泥的优势菌群分析

为探讨连续流搅拌槽式厌氧发酵反应器(CSTR)的启动运行效能和活性污泥的优势菌群组成,考察了CSTR处理高浓度糖蜜废水启动运行期的进出水化学需氧量(COD)和p H值变化规律,并采用Illumina Mi Seq平台高通量测序技术对比分析了启动运行不同阶段的优势菌群组成.研究结果表明:厌氧发酵反应器经过启动阶段的运行,较好地完成了厌氧活性污泥的驯化.在启动运行后期,反应器出水pH值稳定在4. 7～4. 9之间,液相发酵产物总量为1298 mg·L~(-1),其中乙酸和丁酸质量占发酵产物总质量的73. 1%,形成丁酸型发酵的主要发酵产物;活性污泥沉降30 min后,沉降污泥的体积分数为37%,驯化后活性污泥具有良好的沉降性能.活性污泥优势菌群分析表明:反应器启动运行后期,活性污泥形成以产乙醇杆菌属(Ethanoligenes)、巨型球菌属(Megasphaera)和Ⅳ型梭菌(Clostridium IV)为主的优势菌群.     

表征发酵产氢活性污泥效能的碘硝基四唑紫-比脱氢酶活性及其检测

目前,评价有机废水发酵法生物制氢系统产氢效能的指标,一般采用挥发性景浮固体fMLVSS)与总悬浮固体(MLSS)的比值(MLVSS/MLSS)、MLVSS的比产气(氢)速率及COD去除率等参数,但均存在不同程度的缺陷.为寻求评价发酵制氢活性污泥系统产氢效能的合理指标,以脱氢酶检测的碘硝基四唑紫(INT)法为基础,以发酵产氢系统的絮状活性污泥为样品,确立并优化了INT-比脱氢酶活性的检测与计算方法,并对比脱氢酶活性与发酵制氢系统的产氢效能进行了相关性分析.结果表明,INT-比脱氢酶活性检测的适宜条件是:在容积为10 mL的离心管中.先后加入一定浓度的污泥样品0.3 mL、19.8 mmol/L INT溶液1 mL、pH5乙酸钠缓冲剂1.5 mL.45℃暗处振荡反应30 min;反应终止剂选用98%的浓硫酸,萃取溶剂为无水乙醇,438 nm测定吸光度;检测污泥样品(MLVSS,挥发性悬浮固体)浓度可以在3.5～12.5 g,L范围内选定.絮状发酵产氢活性污泥的INT-比脱氢酶活性与比产氢速率非常高度相关,可以客观准确地反映厌氧生物制氢系统污泥的产氢活性.     

四种预处理方法对混合菌产氢特性的影响

以木质纤维素水解后的主要单糖D-木糖为底物,研究了酸处理、碱处理、热处理、红外照射处理对取自沼气发酵池的混合菌发酵制氢过程中的产氢量和产氢速率的影响.实验结果表明:四种预处理方法都可以提高产氢量和产氢速率.最佳的热处理条件为100℃,20～50 min.该条件下累计产氢量和最大产氢速率较未处理的混合菌发酵分别提高约30...     

微波预处理对泔脚发酵产氢的影响

采用经热（80℃,15 min）预处理的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了600 W的微波作用下,经过0,1,2,4和8 min的微波预处理的泔脚的中温（36℃）批式发酵产氢,并借助CurveExpert1.3软件对实验结果用修正的Compertz模型进行拟合.结果表明：不同长度的微波预处理时间对泔脚发酵产氢具有不同程度的促进作用,4 min是转折点;结合能量衡算,2 min的微波预处理表现出更大的产氢优越性,其产氢延迟时间λ、最大比产氢率、产氢率分别为2.51 h,13.33 mL/（g.h）,215.11 mL/g.发酵产氢结束后,产氢发酵液中乙酸和丁酸的质量分数之和占挥发性脂肪酸的比例大于79.3%,呈现典型的丁酸型发酵.     

氯化铝对脱水污泥超临界水气化产氢的影响

如何选择或开发合适的催化剂以提高产氢量成为污泥超临界水气化技术,是实现实际应用的关键。选取氯化铝(AlCl_3)作为催化剂,以污水厂脱水污泥为对象,采用间歇式高温高压反应釜,在400℃、24 MPa、30 min的条件下进行超临界水催化气化实验。分析AlCl_3对脱水污泥超临界水气化产氢以及关键产物的影响,探讨AlCl_3的催化机理。结果表明,AlCl_3能够显著促进脱水污泥超临界水气化产氢,在6wt%添加量下氢气产率达到11.52 mol/kg OM,比不添加提高了近43倍。AlCl_3的添加会促进小分子有机物聚合生成酚类物质,抑制小分子聚合生成焦炭。AlCl_3催化机理是水解生成HCl和A_l2(OH)_3。HCl作为酸性水解剂,促进污泥中碳水化合物在亚临界条件下水热解转化成小分子物质,并进一步在超临界条件下气化产生氢气;Al_2(OH)_3作为碱性化合物催化剂,促进水气转化反应促进产氢,二者共同作用促进脱水污泥超临界水气化产氢。     

混合培养系统厌氧发酵同步产氢产乙醇研究(英文)

采用连续流槽式搅拌反应系统(ACSTR)作为反应装置,以制糖废水为底物,污水处理厂剩余污泥为反应的启动污泥,着重研究底物质量浓度和HRT对系统同步产氢产乙醇性能的影响.结果表明,在不同的底物质量浓度和HRT条件下,乙醇产量和氢气产量有着相同的变化趋势.当底物质量浓度和HRT分别为6 g COD/L和6 h时,乙醇和氢气产量分别为1.62/7.25 mmol/(L·h)and 2.97/8.73 mmol/(L·h).线性分析发现乙醇产量和氢气产量之间有很好的相关性,线性方程分别为y=0.156 6x+0.4487(r2=0.8778)和y=0.148 8x+1.671 4(r2=0.9838).     

pH dependency of hydrogen fermentation from alkali-pretreated sludge

LARGE AMOUNT OF EXCESS SLUDGE IS PRODUCED IN CON-VENTIONAL ACTIVATED SLUDGE PROCESSES FOR WASTEWATER TREATMENT.THE PROCESSING AND DISPOSAL OF THE EXCESS SLUDGE IS CURRENTLY BECOMING AN IMPORTANT PROBLEM FORMANY WASTEWATER TREATMENT PLANTS.ANAEROBIC DIGEST…     

预处理对造纸污泥和餐厨垃圾混合发酵的影响

为揭示联产氢气和甲烷复合工艺中预处理对物料液化水解率及系统产气性能的影响,利用不同浓度的酸(H2SO4)、碱(NaOH)预处理造纸污泥和餐厨垃圾混合物,在中温-高温条件下将预处理后的物料进行混合发酵联产氢气和甲烷,研究了不同浓度的酸/碱预处理后,造纸污泥和餐厨垃圾混合发酵联产氢气和甲烷性能.结果表明:酸/碱预处理对物料产生了明显的水解作用,物料中的大分子物质被降解为小分子颗粒;预处理对混合发酵产氢阶段具有明显的促进作用,其中以添加10%NaOH(以物料总固体计)的碱预处理效果最佳,其氢气产率较未经预处理的对照(CK)提高了50.20%,挥发性固体(VS)去除率达到了16.06%;预处理在产氢后的产甲烷阶段对甲烷产率没有明显的促进作用,各反应器的甲烷产率与CK相近或低于CK,VS总去除率也以CK为最高.     

专性厌氧菌发酵罐制氢工艺

采用批式发酵工艺研究了专性厌氧菌P的产氢特性.分别探讨了P菌在小样及发酵罐扩大试验中的生长周期、pH值、葡萄糖浓度以及糖蜜浓度等生态因子对产氢能力的影响.结果表明,P菌是一种高效产氢的菌株,在培养10h后进入对数生长期和高速产氢阶段.当葡萄糖浓度为10 g/L,初始pH为7.0,接种比例为10％时,小样发酵和发酵罐的气体总产量均达到最大值,分别为485 mL和17.4L;在发酵罐中,通过连续补加NaOH溶液使pH恒定在7.0左右,可使每升培养基产氢量达到2.473 L,比小样提高了5％,此时葡萄糖分解率达到95.2％,且氢气的质量分数达到68.73％;利用糖蜜作为发酵底物,具有广阔的经济效益和除废产能的环境效益,当糖蜜底物浓度为35 g/L时的产气能力最佳,发酵罐中最大产气量为22 L.     

酸碱预处理对稻草秸秆发酵产氢的影响

随着环保要求的日益严格和化石能源的日益短缺,氢能作为清洁高效的可再生能源受到人们的普遍重视。厌氧发酵生物制氢是利用生物技术分解有机废弃物制备氢气,该工艺设备简单、操作容易、成本低廉等优点。以稻草秸秆为发酵底料,以厌氧活性污泥为接种物,研究酸碱预处理对秸秆发酵产氢的影响。结果表明,H2SO4预处理为最佳的预处理方式;稻草秸秆经1%的H2SO4预处理后发酵气中氢气的最大含量、最高比产氢速率和最高氢气产率分别为47.68%、4.67mL/(h.g)和59.21 mL/g;经1%的NaOH预处理后发酵气中氢气的最大含量、最高比产氢速率和最高氢气产率分别为41.92%、3.24 mL/(h.g)和42.02 mL/g;发酵液相中主要产物为乙醇、乙酸和丁酸。