制糖废水连续流厌氧发酵制氢系统的运行特性

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为反应装置,探讨了制糖废水厌氧发酵法生物制氢的可行性与运行特征。研究表明,在污泥接种量(以挥发性悬浮固体计)为17.74 g/L,温度为(35±1)℃,水力停留时间(HRT)为6 h,通过调节有机负荷,在12 d左右就可以快速实现生物制氢反应器中微生物的主要代谢类型为乙醇型发酵;而且此时的CSTR产氢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(以化学需氧量COD计)从8 kg/(m3.d)提高到24 kg/(m3.d)时,反应系统可在9 d内重新达到稳定运行状态,其COD去除率和产气量由8%和3 L/d提高到20%和12 L/d,发酵气中氢气体积分数为67%。     

EGSB反应器以红糖为底物连续发酵制氢

本实验采用市售红糖为启动和连续运行阶段的底物,使用EGSB反应器进行连续发酵生物制氢,通过控制OLR使系统形成了稳定的乙醇型发酵。在水力停留时间为2 h,每天容积负荷为97.2 kg COD/m3条件下,得到最大5.73 L/(L.d)的氢气产率和氢气含量平均为41.27%。     

活性污泥的连续流发酵产氢实验研究

采用好氧活性污泥为种泥,以连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为发酵生物制氢反应装置,对发酵法生物制氢系统的启动和运行进行了实验研究。反应器有效容积为10L,接种污泥取自哈尔滨啤酒厂有机废水好氧生物处理系统的二沉池。反应器在污泥接种量为6.09 g·L~(-1),进水有机物浓度2000 mg COD·L~(-1),pH 5～7,HRT 8 h和(35±1)℃的条件下启动,运行27 d后达到稳定的乙醇型发酵状态,最高产气速率和产氢速率分别达到10.1 L·d~(-1)和5.8 L·d~(-1)。在进水有机物浓度提高到4000 mg COD·L~(-1),其他控制条件不变的情况下,系统可在3 d内重新达到新的平衡,最高产气速率和产氢速率分别达到20.7 L·d~(-1)和10.8 L·d~(-1),而氢气含量和发酵类型未发生改变。     

IC反应器处理乳酸废水的启动特性

研究了IC反应器处理乳酸废水的启动特性以及处理效果.结果表明,在逐渐加大进水量来提高有机负荷的情况下,反应器污泥床区逐渐充满沉降性能良好的颗粒污泥,到启动完成时IC反应器的进料负荷为3100kg/d,容积负荷为2.6kg/m3·d,COD去除率达到了85%以上,并在反应器内部形成具有一定机械强度、沉淀性能良好,粒径为1～3.5 mm的颗粒污泥.VFA也降到200mg/L 左右,有的甚至低于100mg/L.     

利用厌氧折流反应系统进行有机废水发酵制氢

以厌氧折流形式的发酵生物制氢反应器进行了连续流有机废水发酵产氢试验研究。反应器由有机玻璃制成,三格室,单格有效容积9.16L。以好氧生物处理系统剩余污泥为种泥,在容积负荷为8.89kg COD·(m~3·d)~(-1),水力停留时间为13.5 h,温度(35±1)℃等条件下,系统启动运行25 d后达到稳定运行状态。系统稳定运行时,总产气量和产氢量分别稳定在59.0 L·d~(-1)和32.0 L·d~(-1)左右。其中,第一格室、第二格室和第三格室的平均产气量及其氢含量分别为14 L·d~(-1)、25 L·d~(-1)、20 L·d~(-1)和50％、60％、50％。系统污泥的比产氢速率为76.64 L·(kg VSS·d)~(-1)。与同类生物制氢反应器相比,厌氧折流发酵生物制氢反应器具有结构简单、运行稳定、操作灵活、容积利用率高、生物持有量高以及运行费用较低等优点,在发酵生物制氢技术领域有很好的开发前景。     

厌氧发酵产氢污泥的驯化技术

以糖蜜废水为发酵底物,以污水处理厂剩余污泥为反应器启动污泥,污泥采用曝气氧化预处理方法,从而达到厌氧发酵产氢目的并提高其发酵产氢能力.试验表明,经曝气氧化预处理后的污泥可作为厌氧发酵生物制氢的接种污泥,且具有较高的产氢能力,在实验条件下,反应器稳定运行时产气量为3 L,发酵产气中氢气浓度为75.77%,液相末端发酵产物主要为乙醇、乙酸.     

“活性污泥-生物膜”杂合ABR制氢系统的启动与运行

对ABR系统进行改良,建立新型的“活性污泥-生物膜”杂合厌氧折流板生物制氢反应器（SMHABR）,研究其乙醇型发酵的形成及其产氢及COD处理能力。反应器分为5个格室,有效容积43.2 L,实验共进行180 d。系统以红糖废水为原料,在HRT为12 h,温度为（35±1）℃,通过分阶段提高进水COD的方式,可使ABR系统在35 d内培育驯化形成乙醇型发酵菌群体系。进水COD在约3500 mg·L^-1时产氢量最大,总产氢量可达到44.75 L·d^-1。进水COD浓度达到约7100 mg·L^-1时COD去除率最大,平均总去除率可达到49.33%。COD去除率最大值并未与产氢量最大值同时出现,说明产氢最适进水浓度与COD去除最适进水浓度并非相同。     

CSTR厌氧发酵产氢系统中载体强化的研究

利用糖蜜废水作为发酵底物,以有效容积为5.4 L的连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为反应装置,考察了载体强化(颗粒状活性碳)对生物制氢工艺的影响。研究表明,CSTR反应器采用经好氧曝气预处理的污泥作为接种污泥,温度控制在36°C,水力停留时间(HRT)6 h。有机负荷(OLR)在8～24 kg/m3d的范围之间变化时,可以发现产气量和产氢量随着OLR的提高而有所增加。发酵气体的主要成分是CO2和H2,其中H2的含量为38.4%～41%。反应器在OLR 24 kg/m3d时得到了最大产氢率3.56 L。另外,OLR和VSS/SS两者呈现明显的反比关系,线性关系可以表示为y=-0.6x+78(r2=0.4948)。颗粒状活性碳能使产氢系统中氢气的产量、pH值和液相发酵产物更加稳定,可作为发酵产氢的载体强化材料。     

新型2F厌氧反应器研制设计与性能

研究设计了新型2F(fluid-fixed)复合厌氧反应器。通过示踪剂考察了反应器的混合特性,液体混合时间在30s左右;用增殖活性污泥进行启动,25d达到驯化,45d系统成熟。最后用2F反应器对难降解的偶氮染料废水进行处理,水力停留时间控制在3～4d,水力负荷在1.25～1.63m3/m2.d,MLVSS约20g/L,回流R=50%,系统对COD的平均降解率为55%,偶氮染料平均降解率为60%,反应器出水能达到后续好氧工艺对进水的要求。     

不同OLR对流固共筑生物膜ABR生物制氢系统影响

以启动成功的厌氧折流板生物制氢反应器(ABR)作为实验装置,并以配置不同有机负荷质量浓度的红糖废水作为实验底物,通过分阶段调控水力停留时间(HRT)和进水COD质量浓度的方式研究了5,6.7,10,12,14,16 kg/(m~3·d)6种不同有机负荷对ABR系统的影响。实验结果表明,当受到一定范围内的有机负荷冲击时,ABR系统经过2—5 d的适应期可以恢复稳定,且适应期随反应的进行逐渐缩短,说明在一定范围内随着有机负荷的提高,ABR系统的稳定性能逐渐增强;当HRT为12 h、进水COD质量浓度达到8 000 mg/L时[有机负荷(COD)约16 kg/(m~3·d)],有机负荷超出ABR系统承受能力并导致系统发生酸化,pH值最低降低到3.98,COD去除率及总产氢速率降低。本研究为ABR反应器在实际中的运用提供了理论基础。     

生产性IC反应器的二次启动研究

对生产性IC反应器处理酒精废水的二次启动过程及其处理效率进行了研究.采用我国自行设计安装的IC反应器处理某酒精厂的酒精废水.在初次启动因工厂停产而没有达到设计负荷的情况下,反应器经过52 d的二次启动达到COD设计负荷8 000 kg/d.启动过程进水COD为12 000～30 000 mg/L.出水COD不超过1 500 mg/L,COD去除率>90%.生产原料由玉米改为薯干渣时,在进水负荷没有下降的情况下,反应器处理效率不受影响.     

厌氧折流板反应器处理退浆废水的启动研究

对采用厌氧折流板反应器(ABR)处理难降解退浆废水的启动过程进行了研究.实验结果表明:经过90 d的运行,反应器在32～34℃、上流速度8 m/h、水力停留时间6 d、COD容积负荷1.80 kg/(m3·d)的条件下,COD去除率达到55%以上,启动成功.出水COD稳定在4 500 mg/L左右,碱度约为700～850 mg/L.运行情况表明,启动初期反应器各隔室的pH变化较大,有效控制pH是系统启动成功的关键.启动后期,各隔室pH稳定在6.8～7.3之间,挥发性脂肪酸(VFA)质量浓度为300～500mg/L.随着隔室的横向推移,污泥的SS、VSS和SS/VSS不断增大,推测反应器中厌氧微生物相分离现象显著.     

酒精废水的甲烷化应用

采用自制的celrobic高效厌氧反应器进行酒精废水的甲烷化研究,通过在不同控制条件下的厌氧启动和运行,从而达到反应器的高转化效率.结果表明,在启动初期采用间歇进料方式,在后期采用直接连续进料方式,可以顺利地完成反应器的快速启动.当运行稳定后,COD为3万mg/L的酒精废水,经过在反应器内的厌氧甲烷化过程,废水出水COD约为1500mg/L,COD的去除率高达95%,并且沼气产率约为0.50L/g,沼气中甲烷含量为70%～75%,二氧化碳含量为20%～30%.     

UASB处理黄竹制浆造纸废水的研究

针对制浆造纸废水厌氧处理启动时间长,运行效果较差的问题,采用处理酿酒废水厌氧颗粒污泥接种UASB,开展了为期90 d处理黄竹制浆造纸废水的工艺研究。结果表明,历时24 d UASB启动成功,此时,CODCr去除率、出水VFA的质量浓度、产气量分别为58%、178.0 mg/L、4 L/d。UASB处理该废水的最佳条件为:进水CODCr的质量浓度为3 700 mg/L,pH值为7.5,HRT为8 h,有机负荷小于12 kg[CODCr]/(m3·d),反应器运行温度为35℃。在该条件下运行7 d,出水CODCr的平均质量浓度为1 328 mg/L,CODCr平均去除率为64%,出水VFA的平均质量浓度约为187.1 mg/L,出水pH值约为8.2,平均产气量约为14 L/d。UASB具有良好的耐冲击负荷能力和恢复能力,在承受22 kg[CODCr]/(m3·d)的有机负荷冲击5 d后反应器仍可在4 d内恢复正常运行。     

“活性污泥-生物膜”杂合ABR制氢系统的启动与运行

对ABR系统进行改良,建立新型的"活性污泥-生物膜"杂合厌氧折流板生物制氢反应器(SMHABR),研究其乙醇型发酵的形成及其产氢及COD处理能力。反应器分为5个格室,有效容积43.2 L,实验共进行180 d。系统以红糖废水为原料,在HRT为12 h,温度为(35±1)℃,通过分阶段提高进水COD的方式,可使ABR系统在35 d内培育驯化形成乙醇型发酵菌群体系。进水COD在约3500 mg·L~(-1)时产氢量最大,总产氢量可达到44.75 L·d~(-1)。进水COD浓度达到约7100 mg·L~(-1)时COD去除率最大,平均总去除率可达到49.33%。COD去除率最大值并未与产氢量最大值同时出现,说明产氢最适进水浓度与COD去除最适进水浓度并非相同。     

CSTR和ACR丁酸型发酵制氢系统的运行特性比较

为寻求更好的连续流发酵生物制氢反应器模式,以稀释糖蜜为底物,控制反应系统为丁酸型发酵,比较研究了搅拌槽式反应器（CSTR）和厌氧接触式反应器（ACR）的启动运行特性。结果表明,以经曝气培养的下水道污泥为接种物,在接种量4.8 g MLVSS·L^-1、进水COD 5000 mg·L^-1、HRT 12 h、温度（35±1）℃和pH 5.5～6.0等相同条件下,CSTR系统可以更快地达到稳定的丁酸型发酵状态,而ACR系统因其有效的生物持有能力而在产氢性能方面更具优势。在稳定运行状态下,ACR系统的底物酸化率、产氢速率和污泥的比产氢速率分别为44%、9 L·d^-1和0.15 L·(g MLVSS·d)^-1,分别是CSTR系统的1.62、2.05和1.15倍。     

水力循环UASB反应器处理柠檬酸废水

采用水力循环UASB反应器进行柠檬酸废水处理现场试验。在絮状污泥接种和在未产生颗粒污泥的稳定运行情况下,COD容积负荷平均为7.22kg/m3.d,去除率达到70%～80%,VFA为400～600mg/L。水力循环UASB反应器比传统UASB反应器启动快;具有更高的容积负荷,是同期运行的UASB反应器负荷的1.97倍;有平衡酸化的能力,运行稳定。     

混凝气浮—厌氧—好氧工艺处理含乳化油冷轧废水

利用混凝气浮—UASB—生物接触氧化工艺处理含乳化油冷轧废水,结果表明高分子无机絮凝剂PAC、PFS和阳离子有机絮凝剂CPAM组合破乳效果良好,其质量浓度分别约为80、800、15 mg/L;厌氧系统低负荷运行,在HRT为48 h、COD容积负荷为0.5～0.6 kg/(m3.d)时COD去除率约为70%,进水需有足够碱度,保证进水pH约为7.2;内循环式好氧接触池串联在厌氧反应器后,DO控制在3.0 mg/L以上、HRT为27 h以上时出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的要求。     

进水负荷对升流式厌氧污泥床处理疫病动物废水的影响

采用升流式厌氧污泥床(UASB)处理疫病动物废水,研究不同进水负荷条件下反应器的厌氧降解特性,同时考察厌氧过程氨氮含量、挥发性有机酸(VFA)含量、碱度和pH的变化对反应器运行的影响。结果表明,当进水负荷低于4.5 g/(L.d)时,反应器COD去除率达到90%以上,甲烷产率随进水负荷的增加而上升,至最大达到0.32 L/g,VFA积累量小于70mg/L;当进水负荷过高(>4.5g/(L.d))时,反应器内VFA的积累显著上升,并发生VFA的积累类型由乙酸向丙酸的转变;当进水负荷由4.5 g/(L.d)提高至7.5 g/(L.d)时,VFA积累达451 mg/L,且丙酸积累高于232 mg/L,导致厌氧过程甲烷产率降低。反应器甲烷产率(甲烷体积/去除的COD质量)由0.32 L/g下降至0.26 L/g。疫病动物废水厌氧处理过程所产生的高浓度氨氮与厌氧过程可溶性CO2共同作用所形成的碱度可有效缓冲高负荷条件下VFA累积对厌氧降解过程的影响,使反应器维持pH为7.5～8.0的中性环境,可避免有机负荷过高条件下反应器的酸败。     

HCR工艺处理高浓度氨氮有机废水

研究了高效好氧生物反应器(HCR)系统处理高浓度氨氮有机废水的可行性,对影响系统处理效果的因素进行了分析和探讨.结果表明:当进水中氨氮为2 000～2 200 mg/L、COD 500～9000 mg/L、pH 9.5～10.0,系统反应的水力停留时间7.0～7.5 h时,氨氮去除率最高达到72%以上,氨氮容积负荷最高达到4.8 kg/(m3·d)以上,COD容积负荷最高达到21.6 kg/(m3·d).说明HCR系统预处理高浓度氨氮有机废水可行.