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%。     

EGSB反应器处理低浓度猪粪废水的效能研究

为处理低浓度的猪粪废水,采用EGSB反应器进行实验研究.结果表明,当猪粪废水进水COD浓度为1 200~1 300mg/L时,EGSB反应器最佳HRT为0.7d,COD去除率可达到80%,平均日产沼气量为1.33L,平均甲烷含量可达到68.5%,池容产气率可达到0.5 m3/(m3·d),平均能源转化率在HRT=1d时达到最高68.71%.     

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%.     

处理污泥的"热水解-ASBR"组合工艺研究

近年来污泥"热水解-厌氧消化"处理工艺备受重视,在考察热水解预处理对污泥化学成分及厌氧消化性能影响的基础上,利用厌氧序批式反应器(ASBR)代替传统的连续流搅拌反应器(CSTR),从而建立了"热水解-ASBR"新工艺.研究表明,热水解预处理能改善污泥的厌氧消化性能,最合适的预处理条件是热水解温度170 ℃、热水解时间30 min.热水解污泥厌氧消化时,在水力停留时间(HRT)为20,10,7.5和5 d的条件下ASBR的有机物去除率和甲烷产气率均比CSTR的高,且ASBR合适的HRT为10 d.此时"热水解-ASBR"工艺的TCOD去除率和甲烷产气率比"热水解-CSTR"工艺分别提高27.93%和25.14%.     

温度、TS对奶牛废物厌氧发酵产气性能影响

为寻找奶牛废物厌氧发酵产气的最佳温度和TS(总固体),本文分别研究了奶牛废物TS为6%、8%和10%的浓度下,温度为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃条件下厌氧发酵过程中的pH变化及产气量。结果表明,随着发酵时间的增长,不同TS值下,温度为30℃、35℃、50℃时,pH值由高变低再升高,当温度为40℃、45℃时,pH值则由高稍有降低,后趋于稳定;在温度一定条件下,不同TS值的奶牛废物随时间的产气趋势基本一致,且随着温度的增高,其达到最佳产气的时间越短。综合考虑产气率和能耗,温度为35℃、TS 8%为牛粪厌氧发酵产气的最佳条件。     

一体化两相厌氧反应器处理猪场废水的启动研究

采用自行设计的一体化两相厌氧反应器处理猪场废水,对启动过程进行研究.在37 ℃下,通过交替增加进水化学需氧量(COD)浓度和缩短水力停留时间(HRT)来提高系统的COD容积负荷(VLR),采用动力学控制与pH值调节相结合的方法对产酸相和产甲烷相进行分相.经过68天的运行,系统的VLR达到8.84 kg/(m3·d),HRT为20.95 h,产酸相的COD去除率基本维持在20.00%～30.00%,系统的COD去除率稳定在80.00%以上.其中产酸相的VLR和HRT分别为31.11 kg/(m3·d) 和5.95 h,产甲烷相的VLR和HRT分别为9.39 kg/(m3·d)和15.00 h.出水悬浮固体(SS)含量均在400 mg/L以下,去除率最高可达92.80%,沼气的容积产气率达到2.57 m3/(m3·d).     

一体化两相厌氧反应器处理猪场废水的启动研究

采用自行设计的一体化两相厌氧反应器处理猪场废水,对启动过程进行研究。在37℃条件下,通过交替增加进水COD浓度和缩短水利停留时间提高系统的容积负荷,采用动力学控制与pH调节相结合的方法进行分相。经过68天的运行,系统的容积负荷 (VLR) 达到8.84 kgCOD/(m3•d) ,水力停留时间(HRT)为20.95h, 产酸相的COD去除率基本维持在20～30％,系统COD去除率稳定在80％以上。其中产酸相的VLR和HRT分别为31.11 kg COD/(m3•d) 和5.95 h,产甲烷相的VLR和HRT分别为9.39 kg COD/(m3•d)和15 h。出水SS均在400 mg/L以下,去除率最高可达92.8%,沼气的容积产气率达到2.568 m3/( m3•d)。     

浸没式厌氧膜生物反应器处理低浓度污水产甲烷特性

研究浸没式厌氧膜生物反应器(submerged anaerobic membrane bioreactor,SAn MBR)处理低浓度生活污水的产甲烷特性,考察运行期间甲烷产率变化以及有机负荷(OLR)与甲烷产生量的关系。结果表明,SAn MBR在中温[(35±1)℃]、p H为6.8~7.2,HRT为6~15 h条件下,甲烷产率最大为0.067 L·g-1COD。在进水OLR为0.29~2.85 kg COD/m3·d-1条件下,甲烷日产生量和累积甲烷产生量与OLR呈线性相关,拟合方程分别为甲烷日产生量=0.3OLR+0.23(R2=0.89)和累积甲烷产生量=29.8OLR-5.45(R2=0.81)。对反应器甲烷产生量通过支持向量机进行模拟预测表明,反应器甲烷产生量可长期保持稳定,反应器耐冲击负荷能力较强。     

秸秆高温干式厌氧发酵的产气特性研究

试验用作物秸秆与活性污泥混合厌氧发酵制备沼气,研究了活性污泥与麦秸、玉米秸和稻草高温干式发酵的产气规律,加N素调节碳氮比(C/N)及添加生物炭对产气的影响.利用作物秸秆与活性污泥投加量1∶1,厌氧发酵原料总固体(TS)20%,在55℃下厌氧发酵.试验数据表明:1)产气从第5 d产气量开始增加,峰值均出现在第6~9 d,发酵15~25 d产气较为稳定,随后产气量缓慢下降.厌氧发酵7 d时,沼气中甲烷含量均能达到60%左右.按厌氧发酵时长45 d计算,稻草的产气量最大,单位TS累积产气量达到413.7 mL·g~(-1);玉米秸和麦秸的单位TS累积产气量分别为365.2 mL·g~(-1)、345.2 mL·g~(-1).2)调节发酵液的C/N至30∶1,可有效缩短沼气启动时间1~2 d;在沼气发酵微生物活性较低时,表现最为明显,可缩短沼气启动时间≥3 d且累积产气量最高可提高44.9%.3)在厌氧发酵液中添加4%(按发酵秸秆干基计算)的生物炭,并调节发酵液的C/N至30∶1,对麦秸厌氧发酵产气而言,累积产气量可提高38.5%,玉米秸和稻草的累积产气量分别提高6.2%和8.0%.     

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%.     

丙酸预处理提高小麦秸秆厌氧发酵产沼气性能

为了探究丙酸预处理对麦秆厌氧发酵产沼气性能的影响,采用不同浓度的丙酸溶液对麦秆进行系列预处理,在中温(35±1)℃、小麦秸秆和牛粪按1:1配比的条件下进行了厌氧发酵试验.结果显示,经过不同质量百分数的丙酸预处理过后,小麦秸秆的木质纤维结构被明显破坏,显著缩短了发酵的启动时间,并不同程度上提升麦秆厌氧发酵产沼气的性能.其中以7%丙酸预处理试验组的效果最好,利用其对小麦秸秆进行7 d预处理,然后经过30 d的厌氧发酵.总产气量最多,为15 147 m L,日均产气量为432.77 m L/d,在此情况下,p H初期波动之后,基本保持在7.0左右,日产气量和甲烷含量波动最大.综合以上各种因素可以得出7%丙酸预处理是较优的工艺条件.     

污水处理厂剩余污泥厌氧消化特性研究

采用批量式厌氧消化工艺，在中温(35±1)℃、接种物浓度为30%的条件下，对污水处理厂剩余污泥的厌氧消化特性进行了研究.结果表明，剩余污泥的产气周期在30～36 d间，污泥添加量占发酵料液的体积为10%、20%、30%及35%时的TS产气率分别为90.9、324.9、154.9 mL/g及150.2 mL/g, VS产气率分别为135.9、485.7、231.5 mL/g及224.5 mL/g,污泥的适宜添加量为20%.     

火龙果果皮产沼气发酵实验研究

在30℃下,采用全混合批量发酵工艺、发酵料液总固体含量(TS)分别为5.93%和5.99%的条件下,对红心红皮和白心红皮2种火龙果果皮进行了29 d的厌氧发酵实验.结果表明,红心红皮火龙果果皮的TS、挥发性固体含量(VS)及原料产气率分别为490、576mL/g和77mL/g;白心红皮火龙果果皮的TS、VS及原料产气率分别为383、464 mL/g和73 mL/g.从能源转化率来看,红心红皮火龙果果皮的能源转化效率为70.38%,白心红皮火龙果果皮为69.80%.两者均可作为沼气发酵的原料.     

CSTR反应器处理白酒酒糟的启动研究

在中温条件（35℃）下,利用CSTR厌氧反应器半分批式启动处理白酒酒糟,对启动过程的工艺参数（如pH值,VFA等）进行研究.结果,CSTR反应器采用初始物料低容积负荷1.0kgVS/（m3·d）,并以负荷0.5kg VS/（m3·d）逐增的方式启动,当容积负荷在1.0～2.5kg VS/（m3·d）范围,厌氧系统单位容积日产气量基本保持在1.45L/（L·d）以上,甲烷含量稳定在60％左右,pH值稳定在6.9～7.3,VFA稳定在1000mg/L左右,COD去除率稳定在78.7％～93.7％.研究提高了糟渣的利用率及沼气产量,降低了反应器启动的成本,具有经济可行性.     

新鲜薇甘菊在不同温度下厌氧发酵产气潜力的研究

为探究薇甘菊的新型防治方式和产沼气潜力,对新鲜采集的薇甘菊进行厌氧发酵实验.实验设置对照组(120mL接种物)和两个实验组(68g薇甘菊+120mL接种物),每个实验组的发酵液体积为400mL,采用全混合批量式发酵模式,在中温30℃和常温平均24℃的条件下,进行沼气发酵实验.结果表明,中温30℃和常温实验组的沼气发酵历时32d,中温30℃和常温净产气量分别为3 725mL、2 765mL.从实验结果计算得出,中温30℃下薇甘菊的TS产气潜力为511mL/g,VS产气潜力为627mL/g.     

驯化接种对高固体浓度猪粪厌氧发酵的影响

通过接种物驯化,实现了中温条件下（35±1℃）高固体浓度猪粪（TS=15%）厌氧发酵的快速启动,并得到了较高的产气率与产气速率.经过60d厌氧发酵,接种工况的单位VS产气率为320.5～357.3mL.g-1,产甲烷率为237.2～266.2mL.g-1,与未接种的工况相比提高300%以上.使用20%发酵成熟物接种,可在26d的有效发酵时间内完成总产气率的81.30%,有效产气速率为10.76mL.（g.d）-1.其TS,VS与TCOD的降低率分别为40.2%,52.6%和44.9%.增加接种量与延长接种物驯化时间可以缩短有效发酵时间与提高有效产气速率,但对产气率无显著影响.     

常温生活污水EGSB反应器颗粒污泥的特性

为研究生活污水EGSB反应器内的颗粒污泥特性,考察了运行条件的影响.结果表明,15℃以上时缩短水利停留时间(HRT)可提高COD去除率.HRT从1.6 h缩短至0.6 h,平均COD去除率从77%增加至82%.水力和基质的过负荷都会加速颗粒污泥解体.上升流速为2.8～3.1 m/h、容积负荷率(VLR)低于(12.9±7.6)kg/(m3·d)时,污泥粒径分布相对稳定;上升流速为3.8 m/h、冲击负荷为38 kg/(m3·d)时,则造成明显的污泥解体.高负荷运行有利于增加颗粒内部生物密度,但过度剪切造成的污泥破碎和粒径过小也会加剧洗出,尤其在低温条件下.缩短HRT可提高颗粒污泥活性.20℃以上,HRT从1.6 h缩短至0.75 h后,污泥比产甲烷活性(SMA)由0.85 g/(g·d)(VSS)增加至1.11g/(g·d)(VSS).长期低温驯化后,甲烷菌得以富集,10℃、HRT为2 h时,SMA增加至1.21 g/(g·d)(VSS).扫描电镜观察发现,颗粒污泥不同部位呈现明显的菌群分区现象.     

韭菜废弃物批量和半连续发酵产沼气的研究

以韭菜为发酵原料,进行了发酵产沼气实验研究.结果表明,在中温(30±1)℃的条件下进行批量发酵,切碎与捣碎韭菜的原料产气率分别为500mL/gTS(560mL/gVS)和410mL/gTS(460mL/gVS);在中温(30±1)℃、HRT=15d的条件下进行半连续发酵,进入第二个发酵周期时,可减轻韭菜发酵抑制剂的影响,产气较为平稳.     

石灰法草浆蒸煮废液厌氧消化的研究

本研究在广泛调研的基础上,针对石灰法草浆蒸煮废液,采用厌氧消化工艺处理,进行了系列可行性试验.采用5升静态厌氧消化器,在35±1℃的条件下,逐渐提高投配率,对六组不同来源和不同配比的厌氧污泥进行培养驯化和比较试验,筛选4号污泥为种污泥.其中COD容积负荷为4～5kg/M~3d,水力停留时间为4～5天的条件下,COD去除率达70%以上,产气率为0.25M~3/kgCOD(去除),CH_4含量超过80%,V/V.进一步在工厂建立了自行设计的16升UASB和128升UASFB厌氧反应器,对石灰法草浆蒸煮废液进行厌氧处理,在COD浓度为12000～14000mg/l、水力停留时间(HRT)为1.1～1.2天和COD负荷为10～12kg/M~3d的条件下,其COD去除率达80%以上,产气率达0.45M~3/kgCOD(去除),CH_4含量超过65%,V/V.在试验取可得行性结论的过程中,对一些主要影响因素也做了较深入的探索研究,确证了某些参数.     

香根草中温发酵产沼气的试验研究

以香根草为发酵原料,在28℃恒温下进行批量沼气发酵,发酵料液体积为1200ml,HRT=90d。结果表明:香根草产沼气潜力(TS)产气潜力为471ml/g,VS产气潜力为512ml/g;香根草的热值为17.784kJ/g;经发酵产沼气的能量转化效率为52.18%;香根草发酵前后的纤维素含量、脂肪含量、木质素含量变化不明显。