造纸污泥同步糖化发酵生产燃料乙醇

以卫生纸厂初级污泥作为生物质原料,采用同步糖化发酵法生产燃料乙醇,对其工艺条件进行了优化,并考察了3种非离子表面活性剂(Tween-20、Tween-60、Tween-80)对造纸污泥同步糖化发酵的促进效果.结果表明:合适的工艺条件为反应温度36℃、底物质量浓度100 g/L、酵母接种量6%(体积分数)、纤维素酶用量25 FPU/g;Tween-20能显著促进造纸污泥的同步糖化发酵,添加0.2%的Tween-20时,乙醇产率提高14%;上述工艺条件下反应48 h的乙醇质量浓度达19.5 g/L,是理论值的63.9%.对同步糖化发酵前后污泥及发酵液的主要化学成分进行分析,发现大量纤维素已糖化发酵成乙醇,仅少量半纤维素发生水解,水解产物木糖不能被酵母有效利用发酵成乙醇.扫描电镜分析显示造纸污泥经同步糖化发酵后,长条状的纤维大多被破坏,同时出现了大量椭球状的酵母细胞.     

造纸污泥作为铅固定剂修复重金属污染土壤的试验

研究了利用造纸污泥这一工业固体废弃物作为铅固定剂修复重金属污染土壤的效果和机理.首先通过形态提取试验研究了造纸污泥对土壤中铅形态转化的影响,用X-射线光电子能谱分析了造纸污泥固定铅的机理,最后通过对油菜的盆栽试验评价了造纸污泥修复铅污染土壤的效果.试验发现添加造纸污泥使土壤中铅的可交换态和碳酸盐结合态明显减少,有机结合态和铁锰氧化态显著增加,说明造纸污泥对土壤中铅起到了固定作用.在添加造纸污泥后的土壤中未检出PbCO_3和Pb_3(OH)_2(CO_3)_2,而检测出Pb(C_2H_3O_2)_4、Pb(C_6H_5)_4和[Pb_3Cl_2(HSCH_2C(NH_2)HCOO)_2],解释了添加污泥使铅碳酸盐结合态的降低及铅有机结合态的增加.铅铁锰氧化态的增加可以用铁元素特征峰向高结合能方向移动解释.添加造纸污泥提高了油菜的干重,减少了铅在油菜中的吸收和积累,降低了铅对油菜的生物有效性和毒性.     

污泥及其与煤混合物的热解特性和灰熔融特性

采用热重分析法对造纸污泥、市政污泥及其与煤的混合物的热解特性进行了系统研究.揭示了污泥、煤及其两者混合物热解特性的异同,研究了升温速率、掺混比等因素对混合试样热解特性的影响,提出了挥发分综合释放特性指数.研究表明:造纸污泥的挥发分析出特性与烟煤相当,而市政污泥的挥发分析出特性远优于造纸污泥和烟煤;在污泥与煤混合物的热解过程中,2种组分之间的相互作用可以忽略不计.随着升温速率的增加,污泥与煤混合物的挥发分初析温度提高,挥发分最高析出速率和平均析出速率升高.但升温速率对挥发分析出总量没有明显影响.测定了煤灰和污泥灰在不同混合比例下的熔融特征温度,测试结果表明,随着污泥灰比例的增大,混合试样的灰熔点逐渐下降,但由于存在低温共熔现象,不按线性规律变化.     

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.     

造纸污泥热解试验和化学动力学研究

介绍了在热重天平上对造纸污泥所做的热重分析试验结果.热重分析包括相同温升率下不同终温和不同温升率两部分内容,得到各自的热解规律.根据热重分析结果得到热解反应化学动力学参数和热解残余物的燃烧反应化学动力学参数.研究结果对于掌握造纸污泥的焚烧特性、设计污泥焚烧炉有重要的指导意义.     

竹浆造纸污泥蚯蚓生物处理的培养条件与重金属富集

竹浆造纸污泥产生量大,处置成本高,利用蚯蚓处理造纸污泥是一种低成本的生物处理方法,利用蚯蚓对重金属的富集作用,还可以达到无害化的处理效果。本试验采用正交设计,研究湿度、接种密度、污泥厚度和处理时间对蚯蚓生长的影响。结果表明:造纸污泥蚯蚓生物处理的最佳培养参数为湿度85%,蚯蚓接种密度10条,污泥厚度6 cm,处理天数60天,其中,污泥的湿度对蚯蚓的日增重倍数影响较大;蚯蚓能有效降低污泥中重金属Cd、Pb、Zn的含量,对Cu、Mn的影响效应不明显,处理后的造纸污泥重金属符合农用标准,可作为撑绿竹等造纸原料的有机肥源,实现造纸污泥的资源化。     

单过硫酸氢钾复合盐对剩余污泥厌氧发酵的影响

为了研究单过硫酸氢钾复合盐(PMS)对剩余污泥厌氧发酵的影响,将不同剂量的PMS投加至剩余污泥厌氧发酵系统中,分析污泥溶液化率、污泥分解率、可挥发性脂肪酸(SCFAs)、蛋白质和多糖、水解酶、发酵污泥毛细吸水时间(CST)及可挥发性悬浮固体浓度(MVLSS)等指标.研究发现,在污泥中投入适量的PMS能够有效地促进污泥水解酸化,提高污泥减量率.结果表明,当PMS为0.04~0.08 mg/mg时污泥发酵性能最佳,水解酸化性能相近.当PMS大于0.08mg/mg时,污泥发酵性能下降,且该条件下药剂消耗成本较高,不利于发酵系统运行.研究同时发现,PMS能够显著提高SCFAs中乙酸的比例,乙酸比例最高可达到75.55%,同时降低丙酸比例,丙酸比例最低可达到0.92%.     

沼气发酵混合菌种的筛选和投池试验

在沼气发酵中,一般不需要添加菌种也能产生沼气.如利用城市下水道污泥、屠宰场污泥、牛粪、猪粪、池塘污泥等作为发酵原料时,即使不添加“菌种”也能产生沼气.我省广大农村的小沼气池过去就是这样做的.但国外和国内许多大小沼气池,往往要接种一定量的污泥(即沼气发酵混合菌种),用以加快沼气发酵的速度,以便提高产气量.我们试验的目的,则是想从许多不同生态环境中采集活性污泥,筛选出适宜于农村小沼气池低温发酵和多原料入池发酵的沼气混合菌种,以便用于农村沼气池,达到提高产气率的目的.     

冻融对碱性发酵污泥脱水性能的影响

为了考察冻融对碱性发酵污泥脱水性能的影响,在自然条件(-19~-13℃)和恒温条件(-8℃)分别对Ca(OH)2和NaOH作为碱试剂的发酵污泥进行了冻融处理,测定了冻融过程中毛细吸水时间(CST)、粒径、70 minSV以及各物质的变化情况.结果表明,冻融对碱性发酵污泥能起到较好的调理效果:对Ca(OH)2作为碱试剂的发酵污泥,CST在自然条件下经6 h冰冻由101.5 s下降到了21.4 s,在-8℃条件下经24 h冰冻可以下降到18.5 s.对NaOH作为碱试剂的发酵污泥在自然条件下冻融72 h,CST由1 058.6 s下降到了33.9 s,而-8℃条件下仍然在300 s以上.通过对冻融过程各溶出物的分析,得出NaOH作为碱试剂的发酵污泥在冻融过程中SCOD(溶解性有机物)、蛋白、多糖、氨氮和磷均有不同程度的下降,而Ca(OH)2作为碱试剂发酵污泥的变化则不大,两种过程中有机酸的均有小幅度上升.试验表明冻融是一种较好的改善碱性污泥脱水性能并且获得较高有机物回收率的方法.     

利用污泥制备微生物灭蚊剂的研究

以活菌数、芽孢数和毒效为参数,通过摇瓶发酵试验探讨了污泥为原料制备微生物灭蚊剂的可行性.结果表明,在含固率适宜的条件下,污泥是微生物灭蚊菌株Bacillus thuringiensis subsp. israelensis 187(简称Bti 187)和 Bacillussphaericus 2362(简称Bs 2362)的优良产孢产毒培养基.Bti 187和Bs 2362在污泥中发酵42h,活菌数分别可达3.7×108CFU/mL、3.6×108CFU/mL;抗热性芽孢数分别可达2.6×108CFU/mL、3.5×108CFU/mL,均显著高于常规LB培养基.毒力测定表明,在污泥中发酵42h后,Bti 187发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC50分别为1.05μg/mL、0.93μg/mL,Bs 2362发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC50分别为0.69μg/mL和103.4μg/mL.与常规LB培养基相比,杀蚊幼虫毒效显著提高.采用污泥发酵制备微生物灭蚊剂可降低生产成本,且发酵性能优良,为污泥资源化开辟了新途径.