温度对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

通过批式试验探讨了温度对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响.结果表明:接种厌氧污泥在未经高温驯化(50℃)时直接进行高温厌氧发酵产氢,产氢效果不佳.中温(35℃)驯化1 d后进行产氢实验,与在室温(25℃)条件下所获氢气产率无明显差别.二者氢气的最大体积分数分别是36.8%和37.2%,比氢气产率分别是每克挥发性固体(VS)63.5 ml和每克VS 63.1 ml.但中温条件下体系的反应速率较室温更快,二者根据Gompertz方程得到的产氢速率分别为每克VS15.6 ml·h-1和4.8 ml·h-1,同时反应的停滞时间比室温条件下缩短了9.7 h.对餐厨垃圾产氢前后液相指标(pH,m(VS)/m(总固体,TS),ρ(溶解化学需氧量,SCOD),监测结果表明:酸化过程是反应的限速步骤而非水解过程.因此,建议餐厨垃圾厌氧发酵产氢过程应控制在中温(35℃)下进行比较合理.     

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.     

热处理对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

餐厨垃圾中有机物含量高,以沼渣为产氢菌种来源,利用餐厨垃圾为原料研究厌氧发酵制备氢气,研究通过热处理沼渣对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响。结果表明,餐厨垃圾是理想的厌氧发酵产氢底物,热处理能够有效的抑制耗氢微生物的活性,提高产氢气浓度。未加热处理发酵产气量大,氢气最大浓度为29%;100℃加热处理15 min发酵产氢气最大浓度为38%,产气量大;100℃加热处理30 min发酵产氢气最大浓度为35%,产气量下降。以餐厨垃圾为发酵底物微生物产氢发酵的最佳p H值为5.0~6.0。     

不同有机负荷下餐厨垃圾厌氧消化的甲烷产率

为了实现餐厨垃圾的资源化利用,在中温35℃的条件下,采用半连续进料方式,在改变有机负荷的情况下,探讨餐厨垃圾厌氧消化过程中的产甲烷规律。结果表明:有机负荷在5、6和7 g/(L·d)的条件下,CSTR反应器可以正常运行,甲烷产率分别为0.416、0.414和0.384 L/(g·d),甲烷平均质量分数分别为57.6%、56%和52.9%。该研究说明餐厨垃圾厌氧消化产生甲烷的潜力巨大,能够实现餐厨垃圾资源化利用。     

高含固餐厨垃圾半干法厌氧发酵系统运行分析

对为期1年左右的上海浦东新区黎明有机质固废处理厂餐厨垃圾厌氧发酵工程工艺、生产运行状况进行了汇总分析。结果表明:采用基于完全混合式厌氧发酵反应器的半干法厌氧发酵工程,适合高含固餐厨垃圾的厌氧发酵和沼气生产;当厌氧系统维持进料的含固率在10%～20%时,进料有机负荷的年平均值为2. 31 kg VS/(m~3·d),厌氧发酵液的溶解性化学需氧量(SCOD)均值为7 577 mg/L。运行期间厌氧发酵液pH、NH_4~+-N变化较平稳,碱度/挥发性脂肪酸(VFA/ALK)比值均小于0. 11。餐厨垃圾厌氧发酵的VS降解率平均值高达85. 40%,沼气产率均值为672. 09 Nm~3/t VS;该厌氧发酵系统调试1年来各项运行指标良好,可为高含固餐厨垃圾半干法厌氧发酵工程提供有益参考。     

餐厨垃圾厌氧发酵制氢残留物连续沼气发酵研究

餐厨垃圾中有机物含量高,利用餐厨垃圾厌氧发酵制备氢气后残留物中含有丰富的低级脂肪酸、醇类等。从接种产甲烷菌和pH调节角度,利用餐厨垃圾厌氧发酵制备氢气后的残留物研究连续沼气发酵,提高餐厨垃圾资源利用率。结果表明,在接种产甲烷菌和调节发酵体系pH7的条件下,餐厨垃圾厌氧发酵制备氢气后的残留物能够连续沼气发酵。接种以新鲜沼渣为产甲烷菌来源的沼气发酵比以厌氧活性污泥为产甲烷菌种来源的沼气发酵产气效果好。     

高校餐厨垃圾制沼气与中水回用联合改造系统

针对高校餐厨垃圾与生活污水的处理现状,提出了构建餐厨垃圾制沼气与生活污水回用良性互补的联合节能改造系统的思路,为高校节能工作创建了新的改造模式.在不同的餐厨垃圾与污泥混合比例条件下进行了产沼气实验,当混合比为1∶1时,40 d后的累积沼气产率最大,为621 m L/(g·VS),挥发性固体(volatile soild,VS)含量去除率高达67.5%,产甲烷效率为78.6%,为最佳混合比例.1∶1混合底物反应后溶解性化学需氧量(solluted chemical oxygen demand,SCOD)、溶解性碳水化合物及蛋白质的去除率分别为55.7%,68.7%,22.7%,较餐厨垃圾的发酵显著提高,底物的p H值基本在6.8～7.2之间.通过对上海大学南区进行的节能估算可知,改造后每年可节省耗能费约26万元,具有较好的经济效益.     

餐厨垃圾理化性质及其厌氧发酵产气潜力分析

以某学校餐厨垃圾为原料,分别从物理组成、含水率、挥发性固体含量以及营养元素等方面对餐厨垃圾的理化性质进行分析,并进一步对餐厨垃圾及其组分进行厌氧发酵产沼气能力研究。研究结果表明,餐厨垃圾以米饭为主,具有高含水率和高有机物含量的特性,且营养组成完全满足厌氧发酵工艺的要求。混合餐厨垃圾、米饭、蔬菜和肉类的沼气产率分别为:508.3,478.2,433.3和206.8 mL/g(按挥发性固体计),混合餐厨垃圾的沼气产率比米饭、蔬菜、肉类分别高6.3%,17.3%和145.8%,各组分间营养物质的良性互补可能是导致混合餐厨垃圾产量更高的原因。     

低有机质污泥高温热处理对高温厌氧消化性能的影响

目前我国市政污水处理厂构筑物中的污泥多为低有机质污泥.为提高其产气性能,对低有机质污泥进行高温预处理,在此基础上进行批式高温厌氧发酵实验,探索了高温热处理污泥对高温厌氧消化性能的影响.实验结果表明,污泥含固率是影响产甲烷的主要因素,热处理温度和时间对产甲烷的影响较小.含固率为6%时,最大甲烷含量和累积产甲烷量分别达到67.09%和135.98 mL·(g·VS)~(-1).     

预处理对厨余垃圾等有机废弃物联合厌氧发酵的影响

通过产甲烷潜能实验研究了超声、微波以及碱热预处理技术对厨余垃圾等有机废弃物联合厌氧发酵的影响。以未进行预处理的实验组作为对照组。预处理后大分子有机物通过水解酸化作用进入液相中,使得基质中挥发性有机酸(VFA)、溶解性有机物(SCOD)和氨氮(TAN)的质量浓度增加,可以提高后续厌氧发酵阶段的效率。产甲烷潜能实验结果表明:4组实验中pH值、VFA、SCOD与TAN质量浓度随时间变化趋势一致,并在第6d后逐渐稳定,表明基质中可生物降解有机物在短时间内被完全分解利用。预处理技术能提高反应系统产气速率。超声预处理后甲烷产率增加,由285mL/g VS提高到324mL/g VS,与修正后的理论甲烷产率相符;而微波和碱热预处理对厌氧发酵产甲烷有一定抑制作用。     

温度对高浓度恒温厌氧发酵产沼气成分的影响

为了研究温度对高浓度恒温厌氧发酵产沼气成分的影响,在4个11.5L的发酵罐中并行批次实验研究19、30、37、52℃下总固体量(TS)为15%时鲜牛粪的恒温厌氧发酵过程,用沼气分析仪实时测量沼气成分.实验结果表明:37℃时厌氧发酵的产气量和产甲烷量最大,累积产气量为232L,累计甲烷产量为116.1L;比30、52℃下分别多产18.2、15.6L甲烷;52、37、30℃下厌氧发酵甲烷的平均体积分数分别为46.6%、46.5%和43.6%.     

接种量对泔脚发酵产氢余物甲烷化的强化研究

 以城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了15％、30％、45％、60％的接种量对泔脚发酵产氢余物中温（36℃）批式厌氧消化的影响。结果表明：泔脚发酵产氢余物的产沼能力随着接种量的增大而增强。结合Gompertz模型拟合结果及理论分析,60%的接种量为泔脚发酵产氢余物沼气化的最佳接种量,其沼气化的延迟时间λ、产甲烷率、生物气中甲烷的最高体积含量分别为：4.37d,388.72mL/g,80.4％。消化结束后,除产沼过程失败的15％接种量以外,厌氧消化余物的pH值在 6.70～7.00之间,这为沼气中甲烷的高体积含量（高于常规厌氧消化的最高甲烷体积含量75%）提供了证据。     

大豆废水厌氧发酵产甲烷工艺条件优化

为了在大豆废水的降解过程中充分提高甲烷产量,设计L₉(3⁴)正交试验,研究微量元素、发酵温度、有机负荷和污泥浓度对大豆废水厌氧发酵产甲烷量的影响,确定各影响因素的主次顺序,并根据正交试验结果进行工艺条件优化研究。实验结果表明:对甲烷产量影响最大的因素是有机负荷,其次是微量元素、污泥浓度,发酵温度影响最小。优化的工艺条件组合为:Co 1mg/L,发酵温度45℃,有机负荷1.52kg COD/(m³·d),接种污泥浓度30.00g VSS/L,在此条件下累积甲烷产量最大为970mL,比未优化组合提高15.10%,累积甲烷产率达344.49mL/(g SCOD),甲烷含量最大为84.12%,SCOD的去除率达到84.00%。     

湿热预处理对餐厨垃圾高温干式厌氧消化的影响

为探索湿热预处理对餐厨垃圾高温干式厌氧消化的影响,在含固率为20％、发酵温度55℃的条件下进行厌氧发酵试验。采用L9（33）正交试验设计,研究湿热预处理的加水率、温度、时间对餐厨垃圾干式厌氧消化产沼气的影响。结果表明：湿热处理后餐厨垃圾的理化性质有明显变化,日产气量、累积产气量以及TS和VS的去除率明显升高。当湿热预处理条件为加水率50％、温度120℃、时间80 min时,SCOD值最高,为101050 mg／L,比未处理时提高了5．6倍。同样,该条件下日产气量出现的两个产气峰值最高,累积产气量也最高,为269．10 ml／gVS,与未处理相比累积产气量提高49．4％。各因素对餐厨垃圾厌氧发酵产气量影响的主次关系为：温度＞时间＞加水率,处理温度和处理时间对产气量有显著性影响,加水率对产气量影响较弱。     

ASBR中加载活性炭对葡萄糖厌氧发酵产氢的影响

在初始pH值为6.0、温度为60℃、水力停留时间(HRT)分别为48,24,16,12h条件下研究了粗、细活性炭载体的添加对厌氧序批式反应器(ASBR)利用葡萄糖厌氧发酵产氢的影响.结果表明添加活性炭载体能使ASBR系统运行更加稳定(出水pH值和氢气产量波动较小),提高氢气产率(葡萄糖产生的氢气的物质的量)和产氢速率(反应器单位有效体积产生的氢气体积).HRT为48,24,16,12h时细活性炭生物载体的添加使得ASBR反应器氢气产率分别提高65%,63%,54%,56%.HRT为12h时添加细活性炭的ASBR产氢速率达到最大,为(7.09±0.31)L.(L.d)-1,相应的氢气产率为(1.42±0.03)mol.mol-1.主要代谢产物为乙醇、乙酸、丙酸和正丁酸,其中乙酸和正丁酸占出水溶解性代谢产物的质量分数分别高达30%～34%和46%～66%,是典型的丁酸型发酵,加载活性炭可以提高ASBR反应器出水溶解性代谢产物质量浓度.     

污泥-生活垃圾混合填埋体降解产气过程

通过室内实验研究了不同污泥添加量条件下污泥-生活垃圾混合填埋体的产气过程，并建立了污泥-生活垃圾降解产气过程的动力学模型。研究结果表明，污泥-生活垃圾混合填埋体的产气过程分为三个阶段，即调整阶段、加速阶段和衰减阶段；随着污泥添加量的增加，累计产气量逐渐增大，但是当污泥添加量超过30%后，累计产气量逐渐减少；添加污泥后，产气过程的产甲烷阶段明显提前，并且降解产气中CH₄体积分数提高，缩短了填埋场达到稳定所需的时间；但是污泥对混合填埋体的降解速率的促进作用存在一定的范围，本实验中，污泥添加量为30%的混合填埋体的降解速率最快。     

马铃薯发酵产氢的菌株培养基改良研究

为了促进马铃薯发酵产氢,研制了改良培养基驯化产氢菌株并使用淀粉生物酶降解马铃薯.将活性污泥煮沸后作为产氢菌株的接种体富集培养,使用Cl-代替SO42-改良传统培养基消除了传统发酵产氢的启动滞留期(约12h),单位最大产氢速率从703.4mL/(g·d)提高到800.5mL/(g·d),最大产氢潜力从205.2mL/g增加到218.2mL/g.通过a淀粉酶和糖化酶处理进一步提高了马铃薯的发酵产氢能力,单位最大产氢速率进一步提高到944.7mL/(g·d),最大产氢潜力进一步提高到267.2mL/g.生物气中氢气的体积分数为43%～69%,无甲烷.     

餐厨垃圾发酵产微生物油脂的原液预处理

为了经济高效地利用餐厨垃圾发酵产微生物油脂,采用杯罐实验对餐厨垃圾原液进行热预处理、酸碱预处理和氧条件预处理,以探求酿酒酵母菌S.cerevisiae发酵产微生物油脂的最佳预处理条件。试验结果表明,餐厨垃圾原液热预处理的最佳温度为60℃,60℃温度下预处理2h后,餐厨垃圾水解液中的还原糖百分数和氨基酸态氮含量达到最大,分别为3.780 4%和0.539 mg/mL;pH值为[2,11]的酸碱预处理中,pH值为8时效果最佳,此条件下还原糖百分数和氨基酸态氮含量分别为3.210 4%和0.889mg/mL;相对于好氧条件,餐厨垃圾原液在兼氧条件下处理24h还原糖百分数和氨基酸态氮含量均较大,其值分别为3.221%和0.56mg/mL。在试验获得的最佳预处理条件下,采用Saccharomyces cerevisiae As2.516作为供试菌株,以预处理后的餐厨垃圾水解液加入量90%(V/V)、搅拌速率150r/min、通气量2.5L/min、发酵周期7d为基础发酵条件,进行1L发酵罐发酵,获得油脂产率为26.86%。     

污泥酸性发酵获取SRB碳源的研究

采用间歇运行的序批式反应器,对城市污水厂污泥酸性发酵进行了研究,用正交实验方法考察了温度、污泥体积分数、搅拌方式对污泥产酸量及污泥酸性发酵产物组成的影响。结果表明:温度对污泥产酸量影响显著,搅拌方式、污泥体积分数对污泥产酸量影响不显著。得出的最佳工况为:当温度为22℃,污泥体积分数为10%,搅拌方式为每间隔60 min搅拌10 min,起始pH为6.41~6.89,不接种产酸菌,发酵13 d时,污泥产酸量达最大,每1 g挥发性固体(VS)产生0.171 gVFA,VS的去除率为21.58%,污泥酸性发酵产物中乙酸、丙酸、丁酸的质量分数分别为31.66%,33.64%,34.70%,污泥发酵为混合酸发酵。     

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。