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不同pH下糖蜜废水的厌氧产酸发酵类型及微生物群落结构解析

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环境科学研究 2016年第9期29卷 1370-1377页

作者：昌盛刘枫中国环境科学研究院水环境科学研究所北京100012 哈尔滨工业大学市政环境工程学院黑龙江哈尔滨150090

为寻求厌氧产酸发酵反应器的适宜控制参数和微生物学机制，以ACR（厌氧接触式发酵制氢反应器）为试验平台，通过分阶段调控反应器的pH，考察不同pH下ACR系统的产酸发酵类型和产氢性能，并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGG... 详细信息

为寻求厌氧产酸发酵反应器的适宜控制参数和微生物学机制，以ACR（厌氧接触式发酵制氢反应器）为试验平台，通过分阶段调控反应器的pH，考察不同pH下ACR系统的产酸发酵类型和产氢性能，并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术对微生物群落结构进行了解析．以糖蜜废水为基质，以城市污水厂剩余污泥为种泥，在污泥接种量（以MLVSS计）为3．58g／L、进水ρ（CODCr）为5000mg／L、HRT为12h条件下，分别考察了系统在pH为6．0-6．5、5．5～6．0、5．0-5．5、4．5～5．0条件下的运行特性．结果表明，在pH为4．5～5．O时，系统中以Ethanoligenens harbinense YUAN-3为代表的产氢菌群占优，呈现典型的乙醇型发酵特征，活性污泥表现出的产氢性能最佳，其氢气转化率和污泥的比产氢速率分别为1．9tool／tool和7．8mmol／（g·d）．在pH为5．5～6．5、5．0～5．5的条件下，Clostridium tyrobutyricum strain A1-3、Propionibacterium sp．B2M2分别成为优势菌群，系统分别呈现出丁酸型发酵、混合酸发酵类型．研究显示，随着pH的改变，系统内的产酸发酵菌群随之发生更迭，在不同pH控制水平下形成不同的顶级微生物群落结构，进而使得系统呈现出不同发酵类型和产氢性能．

关键词：厌氧接触式反应器产酸发酵发酵类型 pH 微生物群落

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安普霉素生产废水毒性去除与产酸发酵预处理

哈尔滨工业大学学报 2006年第6期38卷 884-886,924页

作者：靳慧征李建政边喜龙朱葛夫刘莹哈尔滨工业大学市政环境工程学院黑龙江建筑职业技术学院哈尔滨150008

应用连续流搅拌槽式反应器（CSTR）对安普霉素废水进行产酸发酵和去毒处理，在进水COD质量浓度为5000-8000mg／L，HRT为8h的条件下，对安普霉素生产废水的COD去除率平均为21．53％，而HRT为12h时平均为17．62％．HRT为8h和12h对悬浮物... 详细信息

应用连续流搅拌槽式反应器（CSTR）对安普霉素废水进行产酸发酵和去毒处理，在进水COD质量浓度为5000-8000mg／L，HRT为8h的条件下，对安普霉素生产废水的COD去除率平均为21．53％，而HRT为12h时平均为17．62％．HRT为8h和12h对悬浮物（SS）的平均去除率分别为56．78％和53．05％；对氩氮的平均去除率分别为11．05％和6．39％．经产酸发酵处理过的安普霉亲生产废水，其毒性被去除，BOD5／COD（B／C）从处理前的0．35：分别提高到0．42以上，去除单位重量COD的甲烷产量达到164mL／g以上，可采用产甲烷相进行更进一步的有效处理．

关键词：有机废水安普霉素产酸发酵水力停留时间毒性可生化性

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产酸发酵细菌产氢机理探讨

太阳能学报 2002年第1期23卷 124-128页

作者：任南琪李建政林明王勇哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨150090

生物制氢技术在世界范围内受到了普遍重视 ,对于生物产氢的机理研究也在不断深入 ,为生物制氢技术的开发打下坚实的基础。该文在前人研究成果的基础上 ,对产酸发酵细菌的多种产氢途经和机理进行了全面探讨。分析认为 ,在产酸相反应器中... 详细信息

生物制氢技术在世界范围内受到了普遍重视 ,对于生物产氢的机理研究也在不断深入 ,为生物制氢技术的开发打下坚实的基础。该文在前人研究成果的基础上 ,对产酸发酵细菌的多种产氢途经和机理进行了全面探讨。分析认为 ,在产酸相反应器中的产酸发酵发酵细菌 ,其主要产氢途径是丙酮酸脱羧产氢和辅酶I的氧化与还原平衡调节产氢。通过生化反应的热力学分析证明 ,即便是氢分压高达 0 5个标准大气压时 ,只要生境中 pH值小于4 78,NADH +H+

关键词：产酸发酵细菌机理 pH值产酸相反应器丙酮酸脱羧生物制氢技术

低强度空气搅拌对猪粪秸秆固体产酸发酵效果影响

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环境工程学报 2011年第1期5卷 209-213页

作者：杜连柱陈羚张克强梁军锋农业部环境保护科研监测所天津300191 农业部产地环境与农产品安全重点开放实验室天津300191 农业部规划设计研究院能源环保研究所北京100125

以猪粪和秸秆为混合发酵原料,在沼液回流条件下考察空气搅拌对固体产酸发酵效果的影响。结果表明,实验周期内,空气搅拌与对照实验酸化产物中,乙酸分别占VFAs总产量的86.4%和84.3%,丙酸分别占7%和4%,而琥珀酸则分别占11.6%和6.6%;空气搅... 详细信息

以猪粪和秸秆为混合发酵原料,在沼液回流条件下考察空气搅拌对固体产酸发酵效果的影响。结果表明,实验周期内,空气搅拌与对照实验酸化产物中,乙酸分别占VFAs总产量的86.4%和84.3%,丙酸分别占7%和4%,而琥珀酸则分别占11.6%和6.6%;空气搅拌产酸发酵实验总VFAs产量低于对照实验,但挥发性固体含量(VS)去除率有所提高。说明空气搅拌能改善产酸发酵环境,加速厌氧消化进程,对于固体厌氧消化,空气搅拌可以作为一种新型搅拌方式,但需深入系统研究。

关键词：空气搅拌产酸发酵过酸状态沼液

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ASBR中污泥发酵产酸的研究

ASBR中污泥发酵产酸的研究

作者：张宏宝太原理工大学

学位级别：硕士

随着城市污水处理行业的迅速发展,产生了数量巨大的污泥,如何处理这些污泥,已经成为世界各国共同关注的问题。20世纪80年代以来,国内外学者对污泥厌氧发酵进行了研究,发现污泥经过酸性发酵不但能够实现减量化、无害化,还能产生乙酸、丙... 详细信息

随着城市污水处理行业的迅速发展,产生了数量巨大的污泥,如何处理这些污泥,已经成为世界各国共同关注的问题。20世纪80年代以来,国内外学者对污泥厌氧发酵进行了研究,发现污泥经过酸性发酵不但能够实现减量化、无害化,还能产生乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等挥发性脂肪酸（VFAs）。以溶解形式存在的VFAs可以作为补充碳源,解决目前污水处理中生物脱氮除磷碳源不足的问题。而厌氧序批式反应器（ASBR）工艺,实现了SRT和HRT的分离,且具有良好的微生物截留能力和能够处理含有高浓度悬浮固体废水的特性,因此被认为是一种处理污泥的前景工艺。本课题拟采用ASBR工艺对太原市污水处理厂污泥浓缩车间的脱水污泥进行处理,在常温条件下研究排泥间隔时间对污泥发酵产酸的影响,以及在最佳排泥间隔时间下,HRT对污泥发酵产酸的影响,得到如下结论： 1.在温度20±1℃,进料VS浓度15g/L,有效HRT6.0d,以HCl调节pH6.0左右时,ASBR污泥处理系统在排泥间隔2d时取得的产酸效果优于其他排泥间隔时间,且此时取得的最大平均污泥产酸量为145mgVFAs/gVS。 2.在温度20±18,进料VS浓度15g/L,有效HRT4.0d,以HCl调节pH6.0左右时,ASBR污泥处理系统在排泥间隔3d时取得的产酸效果优于其他排泥间隔时间,且此时取得的最大平均污泥产酸量为64mgVFAs/gVS。 3.在温度20±1℃,进料VS浓度15g/L,有效HRT3.0d,以HCl调节pH6.0左右时,ASBR污泥处理系统在排泥间隔2d时取得的产酸效果优于其他排泥间隔时间,且此时取得的最大平均污泥产酸量为116mgVFAs/gVS。 4.排泥间隔时间对ASBR污泥发酵产酸系统产生重要影响,可以作为系统的控制运行参数。排泥间隔时间对系统的影响作用同时与SRT及HRT相关,且无论在何种HRT条件下,最佳排泥间隔时间存在且唯一。 5.考虑系统运行的稳定性以及产酸效果,在温度20±1℃,进料VS浓度15g/L,以HCl调节pH6.0左右时,选择2d为ASBR污泥处理系统最佳排泥间隔时间。 6.在温度20±1℃,进料VS浓度15g/L,排泥间隔2d,以HCl调节pH6.0左右时,ASBR污泥处理系统在HRT6.0d时取得的产酸效果优于HRT3.0d,此时它们的平均污泥产酸量分别为81、60mgVFAs/gVS,即较长的HRT有利于系统的产酸。 7.综合考虑系统运行的稳定性、产酸效果以及TS、VS降解率,ASBR污泥处理系统的最佳工况条件为：温度20±1℃,进料VS浓度15g/L, pH6.0左右,HRT6.0d,排泥间隔2d。

关键词：污泥产酸发酵厌氧序批式反应器排泥间隔天数水力停留时间污泥产酸量

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盐分对餐厨垃圾厌氧产酸发酵的影响研究

盐分对餐厨垃圾厌氧产酸发酵的影响研究

作者：何晓铮浙江工商大学

学位级别：硕士

环境污染和能源短缺日益严重,已经成为当今世界面临的两大难题。餐厨垃圾作为全球产量最多的生物垃圾之一,具有较高的有机质含量和含水率,非常适合厌氧发酵。厌氧发酵的中间产物挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)用途广泛,因此,... 详细信息

环境污染和能源短缺日益严重,已经成为当今世界面临的两大难题。餐厨垃圾作为全球产量最多的生物垃圾之一,具有较高的有机质含量和含水率,非常适合厌氧发酵。厌氧发酵的中间产物挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)用途广泛,因此,利用餐厨垃圾厌氧发酵生产VFAs的研究也逐渐兴起。盐(主要为NaCl)是食品加工过程中不可缺少的调味剂,最终都不可避免地积累在餐厨垃圾中。通常,餐厨垃圾中含有的NaCl浓度高达20-50g/L,高浓度的NaCl会抑制其厌氧发酵过程,从而影响VFAs的生产。因此,如何在高盐条件下厌氧发酵并获得较高的VFAs产量已经成为研究人员关注的热点问题。基于此,本文首先探究了不同NaCl浓度对餐厨垃圾厌氧发酵产酸的影响,并结合微生物群落结构的变化,分析其产酸规律。其次,通过驯化耐盐污泥,将其与普通厌氧颗粒污泥做对比,分析接种物对产酸发酵的影响,并探讨在高盐条件下提高产酸的途径。最后,利用代谢组学的方法,分析高盐条件下产酸特征及产酸类型的变化规律。论文的主要内容和结果如下:1、探究了不同NaCl浓度对餐厨垃圾厌氧发酵产VFAs的影响。在5种不同的NaCl浓度下(0、10、30、50和70 g/L)研究了VFAs的产生和组成特征,以及产酸发酵过程中微生物群落的变化。在10 g/L NaCl浓度下,VFAs的产量最高,为0.542 g/g(餐厨垃圾干重),在70 g/L NaCl浓度下,VFAs产量虽有下降(约19%),但仍处于较高水平(0.441 g/g(餐厨垃圾干重))。有趣的是,随着NaCl浓度的增加,乳酸在反应器中的停留时间以及产生量都随之增加,产酸发酵类型也从丁酸型发酵转变为丙酸型发酵。微生物群落结构的分析表明,在发酵结束时反应器中存在大量的丙酸杆菌。因此,丙酸杆菌对NaCl具有较高耐受性,同时也解释了发酵产酸类型发生变化的原因。2、在高NaCl条件下,餐厨垃圾的厌氧发酵受到一定程度的抑制,解决这一问题常用的方法是采用驯化的耐盐污泥作为接种物。利用在30 g/L NaCl条件下驯化的污泥作为接种污泥,进行高盐条件下(30和70 g/L)的餐厨垃圾产酸发酵研究,并分别以未添加NaCl和采用非驯化污泥作为接种物的餐厨垃圾作为对照组,探讨高盐条件下不同接种污泥对餐厨垃圾发酵产酸过程的影响。结果表明,与非驯化组相比驯化污泥由于缺少有助于餐厨垃圾水解的微生物Chloroflexi及Firmicutes,不利于餐厨垃圾的水解。在本实验条件下高盐浓度下驯化污泥虽不能提高VFAs的产量,但能够缩短达到最大VFAs产量的时间。这可能是因为驯化污泥对高NaCl浓度具有耐受性,但驯化污泥的产酸活性并没有提高。从微生物组成可以发现,在驯化污泥中Nitrospira、Betaproteobacteria以及Ochrobactrum,丰度更大,但这些微生物会利用发酵过程中产生的简单有机底物,如乙酸盐、丙酮酸盐等,从而导致VFAs产量降低。3、为了探究盐分对产酸发酵的影响规律,利用超高效液相色谱串联飞行时间质谱(UPLC-TripleTOF)法对发酵产酸的代谢产物进行了差异分析。研究发现,高盐条件下餐厨垃圾的产酸发酵过程也是一个驯化过程。通过代谢产物分析发现,高盐促进丙酮酸向缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸的转化途径增强,促进了丙酸的生成。低盐条件下吲哚乙酸远远高于高盐,可促进乙酸的生成。精氨酸和脯氨酸的代谢在低盐(0 g/L)条件下可直接向丁酸代谢转化,而高盐条件下精氨酸、脯氨酸代谢先向β丙氨酸转化再向丙酸代谢转化,从而促使丁酸发酵型向丙酸发酵型转化。此外,四氢嘧啶在本实验中在高盐条件下对微生物进行渗透保护。在高盐条件下还观察到细胞膜中饱和度高的长链LysoPC的丰度降低,饱和度低的长链LysoPC的丰度升高,这种变化可以增强细胞在高盐环境下的生存能力。

关键词： NaCl浓度产酸发酵餐厨垃圾驯化污泥代谢途径

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产酸相最佳发酵类型工程控制对策

中国环境科学 1998年第5期18卷 398-402页

作者：李建政任南琪哈尔滨建筑大学市政与环境工程学院

对二相厌氧消化工艺的研究证明，产酸发酵阶段对整个厌氧生物处理系统运行的成败起着关键的作用，作为产酸发酵三种类型之一的乙醇型发酵被证明是产酸相的最佳发酵类型。采用连续流二相厌氧生物处理系统，对产酸相乙醇型发酵在实际工程... 详细信息

对二相厌氧消化工艺的研究证明，产酸发酵阶段对整个厌氧生物处理系统运行的成败起着关键的作用，作为产酸发酵三种类型之一的乙醇型发酵被证明是产酸相的最佳发酵类型。采用连续流二相厌氧生物处理系统，对产酸相乙醇型发酵在实际工程中能够直接控制的运行参数进行了研究与探讨。试验结果表明，产酸相乙醇型发酵的最佳参数：温度为３４～３８℃，ｐＨ为４．０～４．４，Ｅｈ为－３００～－４００ｍＶ，ＨＲＴ为５～６ｈ；污泥负荷应不大于４ｇＣＯＤ／ｇＶＳＳ·ｄ，以２．５ｇＣＯＤ／ｇＶＳＳ·ｄ最佳。

关键词：废水处理产酸发酵生物处理发酵有机废水

硫代硫酸盐强化Fe2+/过硫酸盐预处理剩余污泥产短链脂肪酸（英文）

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硫代硫酸盐强化Fe2+/过硫酸盐预处理剩余污泥产短链脂肪酸（英文）

2022年全国有机固废处理与资源化利用大会

作者：程伯夷郭刚华中科技大学环境科学与工程学院

基于亚铁处理剩余污泥（WAS）和产短链脂肪酸酸（SCFAs）技术已引发关注,然而该技术面临"铁泥"形成导致的发酵污泥处置难度增大、成本增加和环境健康威胁。这项研究将过硫酸盐（TS）引至Fe/PS体系,既减少了Fe投加,同时改善了WAS处理效... 详细信息

基于亚铁处理剩余污泥（WAS）和产短链脂肪酸酸（SCFAs）技术已引发关注,然而该技术面临"铁泥"形成导致的发酵污泥处置难度增大、成本增加和环境健康威胁。这项研究将过硫酸盐（TS）引至Fe/PS体系,既减少了Fe投加,同时改善了WAS处理效果和产SCFAs性能。本文研究了TAFP预处理(PS/Fe/TS=4:4:0 （R1）、4:3:1 （R2）、4:2:2 （R3）和4:1:3 （R4）)对WAS分解和生物降解性、SCFA产量和微生物群落结构的影响。结果表明,引入硫代硫酸盐加速了Fe循环,促进了自由基（SO4·-和·OH）产生,从而显著促进了WAS分解和有机物的可生物降解性。48 d的厌氧发酵实验表明,TAFP处理组SCFA产量最大,介于1283～1395 mg COD/L之间,远高于对照组（产酸酶（即丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶）活性得到验证。经济评估表明,尽管存在延迟,但与未进行任何预处理或Fe/PS组相比,TAFP预处理具有更高的经济和环境效益。

关键词：产酸发酵硫代硫酸盐 Fe2+/PS 短链脂肪酸剩余污泥

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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有机废水发酵法生物制氢中试研究

太阳能学报 2002年第2期23卷 252-256页

作者：李建政任南琪林明王勇哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨150090

利用厌氧细菌的产酸发酵作用进行生物制氢的生物制氢技术 ,在世界范围内受到普遍重视。然而 ,多数研究都集中在纯菌种的产氢机理上 ,而对混合菌种的研究较少。该文在小试研究成果的基础上 ,利用驯化的厌氧活性污泥进行了中试规模的生物... 详细信息

利用厌氧细菌的产酸发酵作用进行生物制氢的生物制氢技术 ,在世界范围内受到普遍重视。然而 ,多数研究都集中在纯菌种的产氢机理上 ,而对混合菌种的研究较少。该文在小试研究成果的基础上 ,利用驯化的厌氧活性污泥进行了中试规模的生物制氢试验研究 ,获得了 30mol/kgVSS .d的持续产氢能力。试验结果表明 ,将运行参数控制在温度 35℃、pH4 0～ 4 5、HRT4～ 6h、ORP - 10 0～ - 12 5mV、进水碱度 30 0～ 5 0 0mg/L (以CaCO3 计 )、容积负荷 35～ 5 5kgCOD/m3 ·d等范围时 ,发酵法生物制氢反应器的最大持续产氢能力可达 5 7m3 /m3 ·d。中试制氢反应器具有良好的抗负荷冲击能力和运行稳定性 ,对制糖废水中的COD去除率可达到 2 0 %以上 ,去除单位COD可获得 2 6mol/kgCOD的产氢率。

关键词：活性污染厌氧产酸发酵制氢氢气中试规模有机废水发酵法生物制氢工艺流程控制参数氢气