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有机负荷对醋糟厌氧消化系统启动的影响

环境科学 2017年第3期38卷 1144-1150页

作者：戴晓虎于春晓李宁董滨戴翎翎同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

本研究通过醋糟的中温产甲烷潜力测试实验,考察了有机负荷对醋糟厌氧消化反应器启动的影响.并通过对不同有机负荷条件下的甲烷产量、液相组分的对比分析,结合热重、X射线衍射和红外光谱学方法进行差异表征,结果发现:1较低的有机负荷有... 详细信息

本研究通过醋糟的中温产甲烷潜力测试实验,考察了有机负荷对醋糟厌氧消化反应器启动的影响.并通过对不同有机负荷条件下的甲烷产量、液相组分的对比分析,结合热重、X射线衍射和红外光谱学方法进行差异表征,结果发现:1较低的有机负荷有利于缓解醋糟中有机物水解酸化过程中VFAs的积累和pH的下降,保证产甲烷过程的稳定进行.当接种物与基质VS比为1∶1[即有机负荷(以VS计)为1.78 g·(L·d)^(-1),pH=7.60]时的累积甲烷产量最高,达2 249.7 m L.随着有机负荷的提高,VFAs的累积浓度随之升高,使产甲烷过程受到不同程度的抑制并相继终止,且在接种物与基质VS比为1∶4时[即有机负荷为7.12 g·(L·d)^(-1),pH=5.52]实现了乙酸和乳酸的同步发酵(分别可达到8 000 mg·L^(-1)和2 650 mg·L^(-1)).2醋糟中木质纤维素类物质为短程有序的微晶结构或非晶结构,与富含纤维素类晶体结构物质的玉米秸秆等相比,其VS的降解率更高.醋糟中的木质素、纤维素、半纤维素的降解率随着有机负荷的降低而逐渐升高.

关键词：醋糟厌氧消化有机负荷热重红外光谱

有机负荷对UASB处理高浓度食品废水厌氧制氢及反应器运行特征的影响

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水处理技术 2023年第3期49卷 48-52页

作者：孙晨迟冉李伟英同济大学长江水环境教育部重点实验室 200092 上海水源地建设发展有限公司上海200433

针对有机负荷率(OLR)对高浓度食品废水厌氧产氢性能不明确的现状,在25℃下,开展了UASB处理不同OLR食品有机废水厌氧产期及反应器运行特征的探究。结果表明,OLR提高利于颗粒污泥浓度增加,OLR由20gCOD/(L·d)提高至50 gCOD/(L·d),污泥质... 详细信息

针对有机负荷率(OLR)对高浓度食品废水厌氧产氢性能不明确的现状,在25℃下,开展了UASB处理不同OLR食品有机废水厌氧产期及反应器运行特征的探究。结果表明,OLR提高利于颗粒污泥浓度增加,OLR由20gCOD/(L·d)提高至50 gCOD/(L·d),污泥质量浓度由8.4~8.6 g/L提高至10.8~11.2 g/L。此外,OLR在40.0 gCOD/(L·d)时,COD去除率最高为92.5%~94.2%,氢气产量最大为38.9~40.3 mL/gVSS,远高于其他工况。OLR还对污泥特征具有显著影响。进水OLR由20 gCOD/(L·d)提高至40 gCOD/(L·d)时,胞外聚合物(EPS)的含量由101 mg/g提高至121 mg/g,EPS含量增加率约为50%。过量OLR导致系统内酸化严重降低pH影响了微生物活性。研究结果为UASB处理高浓度有机废水提供了一定的理论依据和数据支撑。

关键词：高浓度废水有机负荷厌氧产氢 UASB

有机负荷和进料频率对高含固厨余垃圾厌氧消化系统性能的影响

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环境科学学报 2020年第10期40卷 3639-3650页

作者：周慧敏姜珺秋王琨赵庆良汤云榕魏亮亮哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150090 城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

以系统降解效能和产甲烷量最大化为目标,分别考察不同有机负荷(8.93、10.71、13.39 kg·m^-3·d^-1)及进料频率(1、2、3次·d^-1)下厨余垃圾中温厌氧消化系统运行过程中甲烷产量、SCOD、氨氮、pH和挥发性脂肪酸(VFAs)的变化,旨在明确系... 详细信息

以系统降解效能和产甲烷量最大化为目标,分别考察不同有机负荷(8.93、10.71、13.39 kg·m^-3·d^-1)及进料频率(1、2、3次·d^-1)下厨余垃圾中温厌氧消化系统运行过程中甲烷产量、SCOD、氨氮、pH和挥发性脂肪酸(VFAs)的变化,旨在明确系统负荷边界及进料频率对系统稳定性的影响.结果表明,系统的有机负荷存在最优值,系统累计产甲烷量随负荷的增加而升高,随后降低,有机负荷为10.71 kg·m^-3·d^-1时获得最大累计产甲烷量37.17 L,VS降解率72.58%.负荷增加系统稳定性下降甚至失稳,各物质出现积累,不利于反应的进行.增加进料频率可优化系统运行参数,显著提高系统产气和产甲烷量,进料频率较高时,运行周期内系统的甲烷产量及产率最高,分别达到45.03 L和0.738 L·g^-1,呈线性增长,增加进料频率可提高系统对氨氮的耐受能力,显著提高系统稳定性,明显改善VFA和丙酸积累问题.

关键词：厨余垃圾干式厌氧消化有机负荷进料频率

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有机负荷对亚硝化颗粒污泥的特性影响研究

有机负荷对亚硝化颗粒污泥的特性影响研究

作者：郭之晗苏州科技大学

学位级别：硕士

与传统的硝化-反硝化脱氮工艺相比,厌氧氨氧化等新型脱氮工艺因具有着节约碳源、能耗低、污泥产率低等特点而备受关注,这些新工艺均需要以亚硝酸盐的高效积累为前提。然而,氨氧化菌(AOB)生长缓慢、细胞产率低、对环境变化敏感等特点导... 详细信息

与传统的硝化-反硝化脱氮工艺相比,厌氧氨氧化等新型脱氮工艺因具有着节约碳源、能耗低、污泥产率低等特点而备受关注,这些新工艺均需要以亚硝酸盐的高效积累为前提。然而,氨氧化菌(AOB)生长缓慢、细胞产率低、对环境变化敏感等特点导致实际运行中亚硝酸盐难以积累,限制了新型脱氮工艺的推广。另一方面,颗粒污泥是由微生物的自凝聚作用而形成的特殊生物膜,拥有良好的微生物截留性能,对于生长缓慢的硝化菌的富集具有重要意义,同时颗粒污泥的结构密实稳定、抗冲击负荷能力强、沉降性能好,因此亚硝化颗粒污泥技术有望解决脱氮新工艺所面临的的困境。在目前亚硝化颗粒污泥的培养研究中,多采用自配无机废水的方式,然而实际生活污水中有机污染物较多,有机物的冲击更为常见,因此研究有机物及有机负荷对亚硝化颗粒污泥的影响具有重要意义。本研究在培养亚硝化颗粒污泥的基础上,从宏观与微观的角度结合颗粒污泥的理化性质、脱氮性能、短程硝化性能、微生物群落结构等方面对有机负荷对亚硝化颗粒污泥的影响展开研究,同时探究了不同粒径条件下亚硝化颗粒污泥性能的差异,研究主要结果如下:(1)接种絮状污泥,采用实验室自配废水,通过增大排水比、缩短反应周期同时增加进水基质浓度并逐步缩短沉淀时间的方式,运行30天成功获得稳定亚硝化效果,运行50天,絮状污泥成功颗粒化。运行末期,粒径大于1mm的颗粒污泥占比达到40%;颗粒污泥呈红棕色;出水亚硝酸盐累积率稳定在90%左右。低沉降时间带来的高水力选择压是快速颗粒化的关键因素,而低溶解氧、高游离氨浓度是实现亚硝酸盐积累并保持稳定的重要条件。(2)控制水力停留时间相同,调控三组装置进水有机负荷分别为0.6、1.2及2.4kg·m·d。随着有机负荷的提高,颗粒污泥逐渐由砖红色转变为土黄色,中高负荷下,颗粒快速生长,负荷越高,颗粒粒径越大,高负荷下长期运行会造成颗粒的破碎解体;有机负荷提高对污泥胞外聚合物含量(EPS)增长有促进作用,且主要影响EPS中蛋白质的含量,对多糖的影响较小;在中低负荷下运行时,系统具有优异的氨氮去除性能,但高负荷会明显抑制颗粒污泥的脱氮能力;运行末期三组反应器的亚硝酸盐积累率分别为84%、87%、93%,但出水亚硝态氮浓度却随着有机负荷的升高而逐渐降低,分别为:125.31、106.63、75.35mg·L,硝态氮浓度也依次降低,分别为:23.98、14.06、5.87 mg·L,证明高有机负荷对颗粒污泥系统的AOB与亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性均造成了抑制作用且对NOB的抑制更强。(3)针对粒径范围为:0.5～1.0mm、1.0～1.6m、1.6～2.0mm的三组颗粒污泥展开研究。颗粒污泥的湿密度、沉降速度随着粒径的增大而增加,大粒径颗粒有着更好的沉降性能。然而粒径越大,失稳系数越高、完整系数越低;污泥的EPS浓度整体上随着粒径的增大而增加;粒径范围0.5～1.0mm的颗粒活性恢复较慢,但最终氨氮去除效果最好。三组反应器后期平均亚硝酸盐积累率分别为84.78%、86.55%、86.52%,其中0.5～1.0mm、1.0～1.6mm的颗粒出水亚硝态氮浓度均能保持较高水平,但R中出水硝态浓度较高,导致其整体积累率偏低;而R出水亚硝态氮与硝态氮均偏低。综合而言,粒径范围1.0～1.6mm的颗粒污泥具有着最佳的短程硝化性能,既能维持高水平NO-N,同时保持了较高的积累率。

关键词：颗粒污泥亚硝化理化性质有机负荷粒径

有机负荷对好氧颗粒污泥性能及微生物相互作用的影响研究

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有机负荷对好氧颗粒污泥性能及微生物相互作用的影响研究

作者：张竣淇北京化工大学

学位级别：硕士

我国当前水环境污染严重,急需开发高效低耗的污水处理技术。好氧颗粒污泥技术因具有生物量高、沉降性能好,占地面积小,运行成本低等优点成为研究热点之一。但其也存在启动时间长、稳定性差等不足。针对这些问题,本文研究了好氧颗粒污泥... 详细信息

我国当前水环境污染严重,急需开发高效低耗的污水处理技术。好氧颗粒污泥技术因具有生物量高、沉降性能好,占地面积小,运行成本低等优点成为研究热点之一。但其也存在启动时间长、稳定性差等不足。针对这些问题,本文研究了好氧颗粒污泥的启动优化条件,分析了有机负荷对好氧颗粒污泥稳定性及微生物相互作用关系的影响,主要结果如下:(1)研究了Ca对好氧颗粒污泥启动特性的影响,结果表明,添加Ca可以促进颗粒污泥成熟,在35天时启动成功。Ca对系统COD和总氮的去除率无显著影响,提高了总磷去除率。添加Ca后颗粒获得更好的物理性能,平均粒径为2.30 mm,SVI为41.34 m L/g MLSS,污泥浓度为2321 mg/L。Ca会促进胞外聚合物的生成,所含有机物更加复杂,浓度更高。(2)研究了有机负荷对好氧颗粒污泥系统的影响,三个阶段有机负荷分别为1.6、0.8和0.4 kg COD/(m·d)。有机负荷降低会造成颗粒污泥去除性能的下降,其中COD、总氮和总磷的去除率分别从98%、97%和90%降至80%、54%和50%。污泥浓度和沉降性能先下降后上升,最终污泥浓度为1473 mg/L,SVI30为61.1 m L/g MLSS。平均粒径降至1.87 mm,胞外聚合物中有机物的浓度和种类减少,关键蛋白质的浓度有所增加。(3)对三个阶段好氧颗粒污泥的微生物群落及微生物相互作用关系进行了分析。微生物群落的组成和结构发生了显著变化,三个阶段ASV的数目分别为188、294和322。变形菌门是绝对的优势菌种,先减少后增加。反硝化菌的相对丰度降低,聚磷菌的丰度减少,导致出水水质恶化。而蓝细菌丰度先增加后减小,它的增加和水质恶化有关。随着有机负荷降低,分子生态网络更加复杂,微生物相互作用更加紧密。变形菌门的连接数最多且占据主导地位,后期该门以内部连接为主,竞争更加激烈;而拟杆菌门受到其他菌群的影响较大,后期以与其他菌门连接为主,合作更加紧密。同时,模块中心节点数量减少,模块间变形菌门的连接节点多,表明该菌能适应低有机负荷的环境。

关键词：好氧颗粒污泥有机负荷微生物群落分子生态网络

有机负荷对污泥胞外聚合物(EPS)分泌特性及信号分子释放差异的影响

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环境工程 2022年第2期40卷 47-52页

作者：李亚静王少坡刘璐贾丽媛天津城建大学环境与市政工程学院天津300384 天津市水质科学与技术重点实验室天津300384 天津艾凯文水处理科技有限公司天津300000

考察了连续流A^(2)/O系统在3个有机负荷[0.29,0.58,1.16 kg COD/(m^(3)·d)]条件下,胞外聚合物(EPS)分泌特性及信号分子(AHLs)的释放差异。结果表明:TB-EPS是污泥系统中EPS主要成分,TB-EPS组分具有较高的分子量,且分子量分布更广。有机... 详细信息

考察了连续流A^(2)/O系统在3个有机负荷[0.29,0.58,1.16 kg COD/(m^(3)·d)]条件下,胞外聚合物(EPS)分泌特性及信号分子(AHLs)的释放差异。结果表明:TB-EPS是污泥系统中EPS主要成分,TB-EPS组分具有较高的分子量,且分子量分布更广。有机负荷对LB-EPS各组分的影响大于TB-EPS。随着有机负荷的增加,LB-EPS中多糖(PS)含量增加趋势较蛋白质(PN)更明显,使得高负荷下污泥系统具有较强的沉降性。不同有机负荷下系统中AHLs的含量和种类相差较大。C10-HSL、C12-HSL和C14-HSL均在污泥中占主导地位。AHLs与LB-EPS及其组分的相关性较弱,较多AHLs类型与TB-EPS存在显著或较强的相关性,为AHLs调节EPS的合成从而实现系统稳定运行提供了理论支撑。

关键词：有机负荷沉降性脱氮除磷胞外聚合物信号分子

有机负荷对污泥胞外聚合物分泌特性及颗粒形成的影响

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化工进展 2018年第4期37卷 1616-1622页

作者：陆佳刘永军刘喆郝伟西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055

对比研究了4.8kg COD/(m^3·d)和1.2kg COD/(m^3·d)的有机负荷条件下好氧颗粒污泥的形成过程,并通过解析好氧污泥颗粒化进程中胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的分泌特性,揭示不同有机负荷对污泥颗粒化进程的影响... 详细信息

对比研究了4.8kg COD/(m^3·d)和1.2kg COD/(m^3·d)的有机负荷条件下好氧颗粒污泥的形成过程,并通过解析好氧污泥颗粒化进程中胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的分泌特性,揭示不同有机负荷对污泥颗粒化进程的影响机制。结果表明:高有机负荷更有助于促进细胞分泌EPS,在颗粒形成阶段,高有机负荷反应器(R_1)中EPS含量由初始的54.82mg/g MLSS增至220.5mg/g MLSS,低有机负荷反应器(R_2)中EPS含量则增至182.57mg/g MLSS;同时,高有机负荷也更有助于蛋白(protein,PN)和多糖(polysaccharide,PS)含量增加,且与多糖相比,蛋白含量增加更为明显,R_1中PN/PS值由初始的4.2升高到12.4,而R_2中PN/PS值则由初始的4.2升高到12.19,结合三维荧光光谱图和傅里叶红外谱图分析,有机负荷的高低对EPS的组分没有明显影响,但是可以改变EPS的结构,从而影响颗粒污泥的形成及特性。

关键词：好氧污泥颗粒过程有机负荷胞外聚合物三维荧光分布蛋白混合液悬浮固体

有机负荷与回流比对餐厨垃圾两相厌氧消化的影响

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华南农业大学学报 2018年第6期39卷 47-53页

作者：黄红辉王德汉罗子锋杨洁尚卫辉华南农业大学资源环境学院广东广州510642 广东华扬环保科技股份有限公司广东肇庆526300

【目的】研究产甲烷相的有机负荷与沼液的不同回流比在餐厨垃圾两相厌氧消化过程中对产酸和产气的影响。【方法】以餐厨垃圾为原料,采用两相厌氧消化工艺,分别设置了不同的有机负荷与回流比,考察两者对两相厌氧消化产酸和产气的影响。... 详细信息

【目的】研究产甲烷相的有机负荷与沼液的不同回流比在餐厨垃圾两相厌氧消化过程中对产酸和产气的影响。【方法】以餐厨垃圾为原料,采用两相厌氧消化工艺,分别设置了不同的有机负荷与回流比,考察两者对两相厌氧消化产酸和产气的影响。【结果】沼液回流可以提高产酸相的pH,促进餐厨垃圾酸化,在产酸相有机负荷(以挥发性固体物含量计,下同)为11.33 g·L^(–1)·d–1时,回流比为10%、30%和50%处理的挥发性脂肪酸(VFA)质量浓度分别为11 598.48、12 998.41和14 967.64 mg·L^(–1),比空白处理(CK)分别提高了9.06%、22.23%和40.74%;在沼液不回流时,产甲烷相的最适有机负荷为6.38 g·L^(–1)·d–1,当负荷提高至8.50 g·L^(–1)·d–1时,系统出现了酸抑制现象,而回流比为50%时,可以提高系统的缓冲性,维持系统的稳定;回流比50%处理的平均负荷产气量(以挥发性固体物含量计)为486.14 mL·g^(-1),比CK、回流比10%和30%处理分别提高了29.84%、20.80%和9.13%。【结论】餐厨垃圾两相厌氧消化过程中,沼液不回流时,产甲烷相的最适有机负荷为6.38 g·L^(–1)·d–1;继续提高有机负荷,系统会产生酸抑制现象;当沼液回流比为50%时,产甲烷相的最适有机负荷可以提高至8.50 g·L^(–1)·d–1,系统可以保持稳定运行。

关键词：餐厨垃圾两相厌氧消化有机负荷回流比

有机负荷对单级UASB-A/O处理晚期垃圾渗滤液短程脱氮的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第4期45卷 1347-1353页

作者：刘牡彭永臻王淑莹刘甜甜委燕北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124

采用“单级UASB-A/O组合工艺”处理实际晚期城市生活垃圾渗滤液，考察不同有机负荷（OLR, organic loading rate）条件下氮与有机物的转化和去除及其产生的综合影响。研究结果表明：厌氧与好氧系统的动态缓冲能力使得COD总去除率均在90... 详细信息

采用“单级UASB-A/O组合工艺”处理实际晚期城市生活垃圾渗滤液，考察不同有机负荷（OLR, organic loading rate）条件下氮与有机物的转化和去除及其产生的综合影响。研究结果表明：厌氧与好氧系统的动态缓冲能力使得COD总去除率均在90%以上；OLR过低与过高时，氨氮去除率分别因碱度回收不足与异养菌竞争作用而下降；总氮去除率随OLR的提升而升高，而当OLR过低时，受反硝化碳源与氨氮降解效率的双重限制，其去除率明显偏低；同时甲烷化反硝化UASB中挥发性脂肪酸（VFA, volatile fatty acid）与碱度的比值始终低于 0.3，OLR在6.15~15.58 kg/（m3·d）范围内时反硝化菌与产甲烷菌活性能维持动态平衡；在应对OLR变化方面，DO与pH曲线作为实时控制的电化学参数时各有特点，应当针对不同水质研究其变化规律并使两者结合运用；A/O亚硝积累率随着OLR的增加而呈现小幅度上升。

关键词：有机负荷垃圾渗滤液产甲烷短程脱氮亚硝酸积累率