城市垃圾厌氧消化产酸阶段研究

城市垃圾厌氧消化制取沼气的过程中存在着一个明显的产酸阶段产酸阶段中温条件下持续约１个月，高温条件下持续约２０ｄ。ＶＦＡ含量高于２０００ｐｐｍ，ＣＯＤ，ＴＳ有一定的去除率。有少量气体产生，约５０－８５Ｌ／ｋｇＶＳ，但气体中用烷含量很低。文中还研究了不同进料粒径，进料固体含量，反应温度下产酸阶段的不同表现。     

城市生活有机垃圾各组分的厌氧消化产甲烷能力

通过生化产甲烷能力(BMP)测定实验确定了葡萄糖、大米、蔬菜、纸张、动物油、植物油和瘦肉等7种城市生活有机垃圾(BOFMSW)组分的生化产甲烷能力,并研究了抑制动物油、植物油和瘦肉厌氧消化过程的影响因素.实验结果表明,葡萄糖、大米、蔬菜和纸张在发酵过程中没有消化抑制发生,4种原料的生化产甲烷能力分别为241、210、147和244mL·g-1,相应地占理论产甲烷能力的64.5%、56.3%、32.6%和67.9%.瘦肉的厌氧消化过程停止产气后,消化液的总挥发性脂肪酸(VFAs)浓度为15800mg·L-1,其中丙酸浓度为2509mg·L-1;消化液中氨氮浓度为13892mg.L-1;较高的VFAs和氨氮浓度共同作用形成消化过程的"抑制型稳态",抑制了产甲烷菌的产甲烷代谢,导致酸化率较高而生物气转化率却很低.猪油和花生油等脂类原料的厌氧消化,由于水解和酸化细菌受到长链脂肪酸(LCFAs)的抑制而影响了原料的降解和酸化,酸化率仅分别为11.5%和10.O%.     

餐厨垃圾厌氧消化运行试验研究

采用猪粪厌氧消化的消化污泥为接种物,在中温(37℃)条件下,以连续进料的方式对餐厨垃圾的湿式厌氧消化进行了启动以及运行试验,监测整个实验过程中产气量、pH、VFA、碱度等能够反映厌氧消化的系统指标。结果表明:本实验中系统最佳有机负荷为2.8 kg/(m~3·d)(以VS计),超过此负荷后,依靠系统自身恢复和人工调节,pH很难恢复正常运行状态。正常运行过程中,pH稳定在7.5~8.0,VFA稳定在2 000 mg/L左右,碱度在6 000~9 000 mg/L,氨氮在1 500~2 000 mg/L,底物含水率为96%~98%。系统超负荷运行后,产气量和pH下降,VFA浓度上升,碱度、氨氮、含水率基本保持稳定。     

有机垃圾序批式厌氧消化水解动力学模型研究

在传统一级模型中引入水解有机颗粒表面积,推导并建立了片状颗粒、圆柱形颗粒和球形颗粒有机物水解修正一级模型.片状颗粒模型与传统一级模型的表达式相同.圆柱形颗粒模型和球形颗粒模型的水解速率与未水解颗粒有机物浓度并非服从一级反应动力学,而是分别与未水解颗粒有机物浓度的3/2和5/3次方成正比,且与颗粒有机物的初始浓度有关.通过试验求得有机垃圾的传统一级模型、圆柱形颗粒模型和球形颗粒模型的水解速率常数分别为0.2493、0.5378和0.6741d-1.模型预测结果与残差分析表明,有机垃圾的形状更接近于圆柱形或球形,修正一级模型比传统一级模型能更好地预测有机垃圾的水解过程.     

温度波动对城市有机生活垃圾高温厌氧消化工艺影响

模拟由于加热失败导致温度从55℃突降到20℃(室温左右),且在20℃时持续时间分别为1h、5h、12h和24h,对高温厌氧消化处理城市有机生活垃圾工艺的影响进行了实验研究.温度突降以及恢复所需时间均在2h以内.正常状态下有机负荷为8.0g·(L·d)^-1,停留时间为15d.结果表明,温度突降后,产气量几乎降为0,总挥发性脂肪酸(VFA)和乙酸、丙酸含量快速积累,pH值也随之下降.但系统较高的缓冲能力使得pH值在正常范围内波动,并不影响反应器的运行.随着持续时间的延长,产甲烷菌等微生物的衰减上升,导致其产甲烷恢复时间延长.高温条件下温度波动不但影响产甲烷过程而且影响水解和发酵过程.但整个反应在温度突降后可以恢复,说明厌氧高温微生物对温度变化具有较好的恢复能力.     

有机垃圾单级高固体厌氧消化启动实验研究

在中温（35 ℃）条件下,应用连续式单级高固体厌氧消化技术对有机垃圾进行了实验室规模的处理研究.在启动阶段,垃圾进料量随反应器内pH值及产气量的变化作适当调节.结果表明,在反应器进料有机垃圾的含固率（TS）达到24.79%,挥发性固体物质（VS）达到230.62 g/kg的情况下,系统的产气效率以进料VS计达到了705.77 L/kg.反应器启动30 d后,内部料液的pH值稳定在6.9～7.3之间.在稳定运行阶段,以进料VS计,高固体厌氧消化反应器的有机负荷率（OLR）达到6.98 kg/(m³·d),水力停留时间（HRT）为35 d,启动实验取得了较为理想的效果.     

不同负荷餐饮垃圾与城市厌氧污泥混合厌氧消化研究

本实验研究了不同有机负荷下,餐饮垃圾与消化污泥不同方式混合中温厌氧消化的过程。实验结果表明,1#-4#的酸化点均可逆,1#的酸化低值点为4.11,3#的为6.04,通过加入氢氧化钠溶液有效控制系统的酸化过程,防止出现酸抑制现象,使得各有机负荷均能进入正常的产甲烷阶段。1#-4#的单位生物气产量分别为0.18 L/gVs、0.85L/gVs、0.69L/gVs和0.44L/gVs,甲烷含量分别为56%、69%、57%和66%。混合厌氧消化后的剩余物比原消化污泥具有更好的生物降解能力。各负荷氨氮浓度在消化过程中的变化趋势一致,最高含量达1 183.28 mg/L。     

有机垃圾单级高固体厌氧消化的中试实验

在中温(37℃)条件下,应用连续式单级高固体厌氧消化技术对有机垃圾进行了实验室规模的处理研究.结果表明:①根据产气量及pH值变化在时间上可划分为酸化阶段、恢复阶段、稳定阶段及过饱和阶段.②经过酸化的过程后,pH值最低达到5.6左右;在恢复阶段反应器内pH值随TS浓度的增加而稳定在6.8～7.8之间,产气量及甲烷气体浓度均增加;③稳定阶段有机垃圾消化反应总体运行状况良好,第125d出现最大日产气量.为91.86 L·d-1,此时消化液TS浓度为14.78%,甲烷气体的浓度50%一55%左右,HRT为20d,生物降解率为65.28%.④超负荷阶段,TS浓度达到17.71%,氨氮浓度为3770 mg·L-1,抑制了产甲烷杆菌的代谢,发酵液的PH值持续下降到5.8左右,生物降解率也下降到48.25%.     

城市生活垃圾（MSW）厌氧消化处理研究

提出了城市生活垃圾的高固体含量厌氧消化处理方法并对此进行了研究。结果表明，城市生活垃圾的高固体含量厌氧消化处理是生活垃圾最好的处理方式之一，垃圾不仅可以得到即时即地的大量处理，最大限度地减少垃圾的污染，同时，还可以产生很好的经济效益和巨大的环境效益，这种垃圾处理方式值得应用和推广。     

有机垃圾厌氧消化泡沫产生机理及控制方法

为了分析厌氧消化泡沫的产生机理和控制方法有助于解决有机垃圾厌氧消化起泡问题,本文调研了近年来报道的厌氧消化系统起泡现象,并从底物特性、反应器构造及运行条件和消化过程相关特性3方面分析了不同底物、工艺和环境条件下厌氧消化反应器的起泡机理;讨论了丝状菌指数、表面张力、粘度、有机负荷、起泡趋势和泡沫稳定性等参数作为起泡风险评价指标的合理性;介绍和比较了4类消泡方法（物理法、机械法、生物法和化学法）的消泡原理及优缺点.目前,除污泥厌氧消化系统外,其他有机垃圾厌氧消化系统起泡的主要因素尚不明确,而这也限制了泡沫控制方法的开发.后期探索关键起泡微生物或研究生物表面活性物质与起泡的相关性,将有助于从新的角度揭示起泡机理,并开发出针对性更强的泡沫控制方法.     

城市生活垃圾厌氧消化的熵分析

在城市生活垃圾厌氧消化的整个过程中,从熵的角度出发,对其进行分析,得出如下结论:(1)在厌氧消化的前处理系统(收集、分选及底物强化等)中,收集是一个熵增过程,分选是一个熵减过程,而预处理强化则是一个熵减过程(。2)通过以葡萄糖为发酵底物的发酵过程的ΔG的分析可知:在水解产酸阶段,ΔGθ<0,反应自发进行,故该过程的ΔS﹥0,即该过程是一个熵增过程;在产氢产乙酸阶段,ΔS<0,故这是一个熵减过程,但后续反应对氢的利用则可能使该阶段变为一个熵增过程;在产甲烷阶段,ΔGθ<0,反应均自发进行,故该过程的ΔS﹥0,即该过程是一个熵增过程(。3)城市生活垃圾厌氧发酵产物的资源化利用是一个熵增过程(。4)分选、溶胞强化、产氢产乙酸及发酵产物的资源化利用等工序可能成为厌氧消化的限速步骤。     

应用Modified Gompertz模型对城市生活垃圾沼气发酵的拟合研究

尽管Modified Gompertz模型与料菌比和发酵浓度之间没有直接的函数和变量关系,但是料菌比和浓度的变化必然导致Modified Gompertz模型参数的改变,因此可以通过Modified Gompertz模型参数的变化特征对料菌比和发酵浓度是否适宜作出合理的评价.据此本研究将采用中温批量发酵,分别设计单因素...     

活性炭对城市有机固废厌氧消化过程抗生素抗性基因行为特征的影响

城市有机固废是抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的来源和储存库之一,其生物处理过程中ARGs的赋存变化规律需深入研究.采用定量PCR方法分析城市有机固废厌氧消化过程中多种类型ARGs和整合子基因的变化特征,探究了不同粒径的活性炭对目标基因行为特征的影响以及ARGs变化的潜...     

含水率对生活垃圾甲烷化过程的影响

采用批式实验,通过分析产气量和气、液相组成的变化,比较了含水率分别在35%、65%～70%（田间持水率）、 80%和>95%（饱和含水率）的条件下,不同食物类废物和纤维素类废物含量的典型法国生活垃圾和中国生活垃圾以及纤维素类废物厌氧产甲烷过程的差异.结果表明,对于含易腐有机物的生活垃圾,提高含水率能够削弱VFA等中间产物对水解酸化和甲烷化的抑制作用：典型法国生活垃圾大量产甲烷所需的含水率不应低于80%,而有机物含量更高的典型中国生活垃圾直至含水率达到96%时,反应体系内快速产甲烷过程才能得以进行;同时,提高生活垃圾的含水率也有利于加速其厌氧产甲烷过程和提高甲烷的最终产量,含水率>95%的法国生活垃圾反应体系的最终甲烷产量是含水率为80%时产量的1.6倍.而对于纤维素类废物,提高含水率则能改善水分在水解和酸化过程中的可获得性,从而增大甲烷化的底物可获得量,含水率>95%的纤维素类废物反应体系的甲烷最终产量是含水率为65%时产量的3.8倍.     

针铁矿对城市生活垃圾有机组分厌氧发酵的影响

利用PVC管构建厌氧发酵反应器,研究了铁氧化物对有机垃圾厌氧发酵过程中产气及垃圾渗滤液特性的影响.结果表明,添加针铁矿能够促进垃圾的水解酸化效率和产气速率,提高产气量至163.4 L,较空白提高了20%.通过对厌氧消化中间产物Fe2+、NH+4-N、NO-3-N、COD以及有机酸的分析表明,铁氧化物的存在有利于降低系统氧化还原电位,有助于提高厌氧微生物的水解酸化效率;铁氧化物的加入能够促进有机酸的转化,从而降低有机酸对厌氧微生物的抑制作用.     

易腐有机垃圾单级高固体厌氧消化实验研究

在中温(35～37℃)条件下,对连续式单级高固体厌氧消化反应器处理易腐有机垃圾进行了试验研究,连续试验时间达半年以上.结果表明,系统稳定运行时,在进料TS为24.79%、VS为23.06%的情况下,单位体积反应器产气效率最高达到3.69L/(L·d),易腐有机垃圾的产气能力(以VS计)为746.33 L/kg,有机负荷(以VS计)达到4.94 kg/(m3·d),水力停留时间47 d,此时期处理效果理想;试验启动之初易发生酸化,其抑制情况严重,出现0产气,经碱性溶液调节后情况得到较好解决;反应进行至80 d后产气速率降至最高速率的一半以下,推断是氨氮浓度超过2000mg/L而产生氨氮抑制,经过投加化学药剂和调节进料C/N抑制情况得到缓解.     

城市生物质废物厌氧消化处理可行性分析

城市废物传统的处理方式主要包括卫生填埋、焚烧和堆肥,而近年来,随着城市生活垃圾中生物质废物的增加以及世界能源短缺现象的加剧,具有废物处理和资源回收双重效益的生物质废物厌氧消化技术日益受到世界各国的广泛关注。文章分析了我国城市生物质废物的种类和性质,指出了采用目前的三种传统废物处理方式处理我国城市生物质废物的弊端,并提出了利用厌氧消化技术处理城市生物质废物的适用性,对比分析了上述四种废物处理方式的优缺点,并从政策方向性、技术工艺可靠性、原料和市场稳定性,以及环境、经济和社会效益优良性等多方面对城市生物质废物厌氧消化技术的可行性进行了分析,说明厌氧消化技术必将成为未来生物质废物资源化处理的发展趋势。     

厌氧分步生物反应器系统处理城市生活垃圾的试验研究

以生活垃圾中COD溶出量为研究参数,试验研究了厌氧分步生物反应器系统和渗滤液直接回灌填埋场中的有机物降解规律与产甲烷特征.结果表明:厌氧分步生物反应器系统可显著促进生活垃圾及渗滤液中有机污染物的降解,加速填埋垃圾稳定化,其COD溶出总量与填埋时间的对数呈极显著的线性相关性.厌氧分步生物反应器中产甲烷反应器的产气量占总产气量的80%,甲烷含量55%～69%,较适容积COD负荷为6.5～7.5g/(L·d).