一种基于多底物混合共代谢定向产酸发酵研究

以牛粪、水稻秸秆、糖蜜废水的三种底物混合共代谢发酵作为CSTR的产酸相,联合IC产甲烷相进行两相厌氧发酵,其中研究的重点是提高产酸相的产酸量.通过pH值、ORP值、VFAs、TOC、TN、可溶性COD质量浓度的测定以及红外光谱(FTIR)观察水稻秸秆的降解情况.通过PCR-DGGE来观察产酸相优势种群的变化,来调节最适共代谢发酵底物,以进入产甲烷相来提高产甲烷量.结果表明,厌氧CSTR反应器发酵前30 d,反应器内pH值、ORP值均呈下降趋势,此后,反应器内pH值比较稳定,在6.2~6.5之间上下浮动,ORP值在-250~-400 m V之间浮动.反应器运行30 d,TOC、TN含量大量增加,可溶COD质量浓度上升.反应60 d时,仍能满足C/N比为27∶1,此时TOC、TN、可溶COD质量浓度含量趋于稳定,进入共代谢产酸发酵的稳定期.乙酸、丙酸、丁酸、戊酸的含量均随着时间的变化先增加后下降.随着反应进行60 d,丙酸迅速下降,没有出现酸积累现象,反应器内以乙酸为主.通过FTIR观察,发现水稻秸秆得到有效的降解.本文利用PCR-DGGE技术解析产酸相,以Clostridium bifermentans、Firmicutes bacterium、Pseudomonas aeruginosa为优势菌群.     

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%.     

制糖废水CSTR甲烷发酵系统的污泥驯化与运行特征

与厌氧颗粒污泥相比,絮状悬浮活性污泥具有传质界面大、速度快的突出优点,但要形成具有完整甲烷发酵过程的微生物生态系统则比较困难。采用连续搅拌槽式反应器(Continuous flow Stirred-Tank Reactor,CSTR),探讨了制糖废水厌氧生物处理系统的絮状污泥驯化与运行特征。研究表明,以有机废水好氧处理工艺的剩余污泥为种泥,在接种量MLVSS为8.52g/L,温度为(35±1)℃,COD浓度为4000mg/L,HRT为18h,系统pH值保持在6.5～7.5等条件下,CSTR可在84d左右形成具有完整甲烷发酵过程的絮状悬浮厌氧活性污泥系统。CSTR甲烷发酵系统对负荷冲击表现出了良好的调节能力,在有机负荷从5.3kgCOD/(m3·d)提高到9.33kgCOD/(m3·d)时,反应系统可在16d内重新达到稳定运行状态,其出水COD可稳定在1100mg/L左右,COD去除率和产气量平均为84%和38L/d,发酵气中的CO2和CH4含量分别为41%和48%。     

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.     

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.     

MBR处理丁基黄药废水启动期好氧活性污泥特性

探讨利用膜生物反应器(MBR)处理丁基黄药(简称黄药)废水时的启动期及好氧活性污泥驯化过程的运行特征,分析其好氧活性污泥的形成过程、形态特征、性质及对污染物的去除机制.以啤酒污水处理曝气池污泥为接种污泥,以乙酸钠和黄药为碳源,培养及驯化絮体污泥.结果表明,MBR系统经过35 d启动及驯化即可达到正常运行状态,絮体污泥的SVI为100 mL/g,MLVSS/MLSS为0.75,生物量大且沉降性良好,COD及黄药去除率分别可以达到80%和90%.絮体污泥的形成及膜的高效截留增强了MBR运行的稳定性,为黄药废水的高效降解提供了保证.     

升流式厌氧污泥床和连续流搅拌槽式反应器的废水处理效能及产甲烷菌群组成的对比分析

 分别运行升流式厌氧污泥床(UASB)反应器和连续流搅拌槽式反应器(CSTR)并使其达到稳定运行状态,在有机负荷率(OLR)均为6.0kg·m-3·d^-1的条件下,对比分析了二者在稳定期的运行特性和产甲烷菌群的组成。结果表明,UASB的化学需氧量(COD)去除率为95%,显著高于CSTR的COD 去除率(84%)。然而,CSTR系统中的活性污泥的比产甲烷速率(315L·kg^-1·d^-1)和比COD去除率(0.85 kg·kg^-1·d^-1)则显著高于UASB的260 L·kg^-1·d^-1和0.67 kg·kg^-1·d^-1。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)指纹分析技术对系统稳定期的活性污泥进行分析的结果表明,UASB系统的优势产甲烷菌为Methanosaeta concilii和Methanospirillum hungatei,而CSTR系统中的优势产甲烷菌为Methanosarcina mazeii和Methanobacterium formicicum。污泥微生物群落组成及其代谢特征的不同是造成厌氧处理系统效能差异的内在原因。UASB和CSTR在COD去除效能和污泥比活性方面各有所长,在实际应用中,须根据废水水质和预期处理程度合理选用。     

厌氧活性污泥发酵制氢系统中的同型产乙酸菌及耗氢作用

 在对连续流搅拌槽式反应器(CSTR)发酵产氢系统中的活性污泥进行分子生物学分析,判断系统中有同型产乙酸菌存在的基础上,通过活性污泥的间歇培养试验,探讨了同型产乙酸作用对活性污泥发酵系统产氢效能的影响.结果表明,CSTR发酵产氢系统的活性污泥中,一种隶属真杆菌属(Eubacterium)的同型产乙酸菌在活性污泥微生物群落中达到了优势程度;以葡萄糖为底物时,同型产乙酸菌的耗氢代谢,可使厌氧活性污泥对葡萄糖的氢气转化率及产氢率分别降低31%和34%,耗氢速率可达0.33mmol/(g·d).     

利用酸性末端产物气相色谱分析判定产氢细菌

利用气相色谱分析液相末端产物，对于区分细菌类型和指导制氢反应器的启动运行都具有十分重要的意义．采用实验室配制的专用于分离厌氧发酵细菌的HPB-LR培养基，利用改进后的Hungate厌氧滚管技术和培养瓶平板法，从生物制氢反应器厌氧活性污泥中分离出3株具有代表性的产氢细菌，即R3、R120、RL37；还有一株非产氢细菌fuLl6．同时以乙醇型发酵混合茵作对比．对它们的酸性末端产物进行了气相色谱分析，结果表明，厌氧发酵反应器中的微生物发酵产物主要有乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乳酸．发现3株产氢细菌的酸性末端产物中的乙醇、乙酸的分布占挥发酸总量比例可达99．0％～100．0％，为典型的乙醇型发酵；而分离到的1株非产氢菌RL16，其酸性末端产物的乙醇、乙酸之和的质量分数几乎相当于丙酸的质量分数，为丙酸型发酵；尽管产氢细菌和混合污泥存在着生理代谢上的差异，主导代谢类型没有发生改变，仍然为乙醇型代谢．可以得出结论，利用气相色谱分析从制氢反应器分离出的细菌培养物的液相末端产物，可以初步判断细菌的代谢类型．如果乙醇和乙酸占液相末端产物质量分数的95．0％～99．0％，可以认为该细菌是发酵产氢细菌。     

丁酸甲烷发酵优势菌群的选育及其丁酸降解特性

选育以产氢产乙酸菌为优势的复合菌群,对于开发基于强化产氢产乙酸菌群功能作用的高效厌氧生物处理技术具有重要意义。研究表明,以厌氧折流板反应器中的厌氧活性污泥为出发菌群,通过丁酸盐培养基的定向培育,可选育到以降解丁酸的产氢产乙酸菌和产甲烷菌为优势的复合菌群。该菌群在初始pH 7.0、初始丁酸浓度9 319 mg/L和35℃等条件下,经过27 d的培养,其丁酸降解率达到95%,平均降解速率为39.2 mg/d,累积产气量为290 mL,丁酸的比产气速率达到3.95 mL/g,发酵气中的CH_4含量为61%,CO_2含量为22%。     

氨基乙酸生产废水生化法处理的可行性研究

对经过电解预处理的氨基乙酸生产废水进一步采用UASB-SBBR工艺处理的可行性进行了试验研究。试验表明:在UASB启动阶段,接种高活性厌氧颗粒污泥后,在调节进水水质、合理控制进水COD质量浓度的条件下培养驯化,厌氧颗粒污泥能适应降解氨基乙酸废水水质,UASB的COD平均去除率达到60.8%;厌氧出水再经SBBR处理后,出水COD质量浓度可降低到150mg/L以下,COD平均去除率为96.1%;出水氨氮质量浓度低于25 mg/L。     

The start-up of biohydrogen-producing process by bioaugmentation in the EGSB reactor

Expanded granular sludge bed (EGSB) reactor and bioaugmentation were employed to investigate biohydrogen production with molasses wastewater. The start-up experiments consisted of two stages. In the first stage (0～24d) seeded with activated sludge, the butyric acid type-fermentation formed when the initial expanding rate, organic loading rate (OLR), the initial redox potential (ORP) and hydraulic retention time (HRT) were 10%, 10.0 kg COD/(m3·d), - 215 mV and 6.7 h, respectively. At the beginning of the second stage on day 25, the novel hydrogen-producing fermentative bacterial strain B49 (AF481148 in EMBL) were inoculated into the reactor under the condition of OLR 16. 0 kg COD/(m3·d), ORP and HRT about - 139 mV and 6.7 h, respectively, and then the reaction system transformed to ethanol-type fermentation gradually with the increase in OLR. When OLR, ORP and HRT were about 94.3 kg COD/(m3·d), -250 mV and 1.7 h, respectively, the system achieved the maximum hydrogen-producing rate of 282.6 mL H2/L reactor· h and hydrogen percentage of 51%～53% in the biogas.     

厌氧附着膜膨胀床处理生活废水的研究

文章利用厌氧附着膜膨胀床(AAFEB)反应器处理生活废水。选择合适的活性污泥和活性炭载体,在60d内反应器启动挂膜完成。实验表明,此反应器能够有效的去除生活废水中的有机物,出水水质良好,反应器运行稳定。通过稳定床层膨胀率在10%-20%,研究水力停留时间(HRT)和温度对CODcr去除率的影响,得到该反应器的最佳工艺条件为,HRT 8h,温度控制在28℃,在此工艺条件下,CODcr的去除率在85%以上,BOD5的去除率在73%以上,且SS的去除率在75%以上。     

酒精废水厌氧生物处理工程

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器对糖蜜酒精废水进行厌氧生物处理。UASB反应器接种污泥采用厌氧污泥,反应器启动后,当污泥粒径增大成1mm的颗粒污泥后,能在较短的时间内快速提升负荷,缩短启动所需的时间。达到设计负荷后,UASB出水COD降低至8000mg/L,pH值在7.1左右,处理效率达82%。     

不同种源条件下厌氧氨氧化反应器的启动研究

采用3组平行的sBR系统,分别接种厌氧颗粒污泥与好氧活性污泥的混合污泥、河道底泥与好氧活性污泥的混合污泥以及厌氧消化污泥与好氧活性污泥的混合污泥,以典型城市污水为进水,在相同运行环境下同时运行150～180 d,成功启动厌氧氨氧化装置,氨氮去除率分别达到88%,80%和85%,亚硝氮去除率均达到96%以上.但厌氧消化污泥与好氧活性污泥的混合污泥的启动周期更短,是相对优化的接种污泥.     

DASB反应器对脱墨废水降解特性的影响

为研究降流式厌氧污泥床(DASB)对脱墨废水降解特性的影响,采用DASB反应器对某造纸厂的脱墨废水进行厌氧处理。考察了脱墨废水的化学需氧量(COD)质量浓度、COD去除率、pH值和混合液悬浮固体(MLSS)值的变化,以及厌氧污泥的特性。结果表明,DASB反应器在处理脱墨废水的启动阶段,对COD的去除率稳定在62%左右,启动效果较好;在负荷运行阶段,COD的平均去除率较高;在进水中投放NaHCO3可调整反应器的酸化现象,并且在运行过程中各个格室的MLSS有缓慢增加的趋势,最终处于稳定状态。通过此试验,明晰了DASB反应器在环境温度条件下的启动过程,从而更好地进行反应器的运行控制,实现运行过程优化,并且为DASB反应器处理有机废水提供了重要依据。     

垃圾渗滤液处理工艺中UFB罐的启动应用研究

针对某市某垃圾渗滤液处理工艺中UFB罐启动工程的实际情况,研究探索了UFB罐中厌氧微生物的培养驯化工作。经过86 d的调试,UFB罐成功启动,COD的去除率达到72%,出水氨氮浓度为840 mg/L,总氮浓度为880 mg/L,处理效果明显。     

ASBR中污泥酸性发酵的研究

采用ASBR装置,在常温条件下对影响污泥酸性发酵的主要因素如排泥间隔时间、pH、HRT等进行了研究。确定了ASBR处理污水厂污泥的最佳酸性发酵工况,即:温度22℃,进料VS 20g/L,HRT 3.0d,间隔2d排泥,不调节pH。此时,污泥的产酸率为0.128,VS去除率为34%,发酵液的碱度为570～839mg/L,NH3-N的质量浓度为280.1～318.6mg/L,PO43-的质量浓度为29.45～44.32mg/L。     

针叶木与阔叶木CTMP废液的污染特性及其生化处理

介绍活性污泥法处理热磨化学机械浆（CTMP）废液的试验,研究结果表明,采用对于制浆废液中污染物质具有高效降解能力的微生物群落,处理阔叶木和针叶木两种原料的化学机械浆废液,在较短运行时间里可以有效去除废液中多种污染物质,与处理去杉化学机械浆废液相比,处理欧洲山杨化学机械浆废液时表现出更高的污染物质去除效率。