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零价铁对污泥高温厌氧消化过程中四环素抗性基因及第一类整合子的消减影响

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环境科学 2017年第2期38卷 697-702页

作者：魏欣薛顺利杨帆李响刘振鸿薛罡高品东华大学环境科学与工程学院国家环境保护纺织工业污染防治工程技术中心上海201620

为研究污泥高温厌氧消化过程中零价铁(Fe0)对抗生素抗性基因的消减影响,采用荧光定量PCR方法定量检测了7种四环素抗性基因(TC-ARGs,包括tetA、tetC、tetG、tetM、tetO、tetW和tetX)及第一类整合子int I1基因在厌氧消化过程中的丰度变化... 详细信息

为研究污泥高温厌氧消化过程中零价铁(Fe0)对抗生素抗性基因的消减影响,采用荧光定量PCR方法定量检测了7种四环素抗性基因(TC-ARGs,包括tetA、tetC、tetG、tetM、tetO、tetW和tetX)及第一类整合子int I1基因在厌氧消化过程中的丰度变化,同时检测分析了挥发性脂肪酸(VFAs)的质量浓度变化,并探讨了目标基因与VFAs之间的相关关系.结果表明,适量Fe0(如0.10 g·g^(-1),以Fe0/VSS计)不仅可以强化污泥厌氧消化进程,显著提高总VFAs和乙酸的产生量,而且能够增强TCARGs和int I1基因的消减效果.尽管如此,过量Fe0(如1.17 g·g^(-1),以Fe0/VSS计)对污泥高温厌氧消化过程中TC-ARGs和int I1基因消减的增强效果并不显著,推测可能是由于基因水平转移的发生所导致的.通过相关性分析可知,TC-ARGs(除tetO基因外)和int I1基因与乙酸之间存在显著负相关性,表明乙酸可能对TC-ARGs和int I1基因的消减具有促进作用.

关键词：零价铁高温厌氧消化四环素抗性基因第一类整合子挥发性脂肪酸

提高污泥含固率对高温厌氧消化互营产甲烷影响

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中国环境科学 2023年第9期43卷 4697-4707页

作者：朱俊兆卓杨华飞虎周梦雨王雪娜刘金洋韩芸西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055

以常规含固率(2%)剩余污泥高温厌氧消化排泥为接种污泥,分析接种污泥在不同氨浓度下厌氧消化各步骤的动力学速率变化,并以热水解预处理的高含固污泥(10%)为基质进行连续试验,探讨高温厌氧消化条件下基质由常规含固率快速切换至高含固率... 详细信息

以常规含固率(2%)剩余污泥高温厌氧消化排泥为接种污泥,分析接种污泥在不同氨浓度下厌氧消化各步骤的动力学速率变化,并以热水解预处理的高含固污泥(10%)为基质进行连续试验,探讨高温厌氧消化条件下基质由常规含固率快速切换至高含固率的产甲烷性能变化.结果表明,随着氨浓度上升,接种污泥对乙酸、丙酸、丁酸和热水解污泥的比产甲烷活性均有所下降,但其氢利用速率和互营乙酸氧化速率未受到显著影响.高温厌氧消化基质含固率由2%切换至10%连续运行试验结果表明,在有机负荷高达14g COD/(L·d)时,虽然系统COD去除率不足(27.99±3.66)%,且存在VFAs积累(10.41±2.25)g COD/L,但pH值仍可稳定在(7.74±0.09),说明该切换策略具有可行性.稳定运行系统中产氢产乙酸和互营乙酸氧化功能菌属以Coprothermobacter(15.29%)、Anaerobaculum(8.89%)、Tepidimicrobium(17.99%)和Syntrophomonas(1.60%)为主,切换后乙酸营养型产甲烷菌Methanothrix被淘汰,而参与互营乙酸氧化过程的Methanosarcina和Methanothermobacter相对丰度显著提高,说明体系通过构建互营乙酸氧化产甲烷途径来抵御高温高氨的环境胁迫.因此,以常规含固率高温厌氧消化污泥作为接种泥是实现由常规含固率切换至高含固热水解-高温厌氧消化的有效策略,并且接种污泥的互营乙酸氧化活性是切换成功的关键因素.

关键词：高含固污泥高温厌氧消化热水解预处理互营乙酸氧化氨抑制

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中温和高温厌氧消化的比较

化工进展 2018年第12期37卷 4853-4861页

作者：张文哲陈静刘玉肖本益中国科学院生态环境研究中心北京100085 中国科学院大学北京100049 西安建筑科技大学陕西西安710055

厌氧消化目前已广泛应用于市政污泥、有机废水、城市有机垃圾、养殖粪便等有机废弃物的资源化处理,由于其具有在实现有机废弃物处理的同时产生甲烷燃料,剩余物还可以作为肥料使用的优点,全球各地已建立了许多大规模的厌氧消化工厂。温... 详细信息

厌氧消化目前已广泛应用于市政污泥、有机废水、城市有机垃圾、养殖粪便等有机废弃物的资源化处理,由于其具有在实现有机废弃物处理的同时产生甲烷燃料,剩余物还可以作为肥料使用的优点,全球各地已建立了许多大规模的厌氧消化工厂。温度是影响厌氧消化的重要因素,中温和高温厌氧消化是目前常采用的两种工艺,二者各有优劣,但是我国存在对高温厌氧消化的重视程度远远不及中温厌氧消化的问题。因此,本文首先对中温和高温厌氧消化及比较两种工艺的中英文文献进行了统计分析,然后重点从运行参数、有机物降解率、系统稳定性、产沼气性能、消化污泥特性(包括脱水性能、起泡潜力和病原菌含量)和微生物特性等运行性能、厌氧消化模型、经济效益和应用现状等方面对中温和高温厌氧消化进行了详细的比较,并对厌氧消化的应用和发展提出了建议。

关键词：中温厌氧消化高温厌氧消化废物处理再生能源运行性能

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废水高温厌氧消化动力学研究

南京理工大学学报 2008年第4期32卷 526-530页

作者：张翔刘金盾张浩勤万亚珍郑州大学化工学院河南郑州450001

以有机负荷率作为参数,通过实验得出了奶牛场粪便废水高温厌氧消化过程中有机物降解动力学及甲烷产率动力学方程。结果表明:根据有机物降解动力学方程及进出水有机物浓度,可以推测处理一定量的废水所需反应器体积;也可以在已知反应器体... 详细信息

以有机负荷率作为参数,通过实验得出了奶牛场粪便废水高温厌氧消化过程中有机物降解动力学及甲烷产率动力学方程。结果表明:根据有机物降解动力学方程及进出水有机物浓度,可以推测处理一定量的废水所需反应器体积;也可以在已知反应器体积及进水有机物浓度的情况下,计算出水中有机物含量。利用甲烷产率动力学方程,在已知有机负荷率的情况下,计算甲烷的产率,估算一定量一定浓度废水进行厌氧消化时所能提供的能量。在实验范围内,所得方程具有良好的适用性。

关键词：高温厌氧消化动力学有机负荷率产率

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9种抗生素对污泥高温厌氧消化的急性抑制

环境工程学报 2018年第7期12卷 2084-2093页

作者：马清佳田哲员建宋建阳杨敏张昱天津城建大学环境与市政工程学院天津300384 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

通过急性抑制实验方法评价了9种抗生素(2种氨基糖苷类抗生素核糖霉素、链霉素,2种大环内酯类抗生素红霉素、螺旋霉素,2种四环素类抗生素四环素、土霉素,以及林可霉素、氯霉素和头孢唑啉)在2种浓度(25 mg·L^(-1)和50 mg·L^(-1))水平下... 详细信息

通过急性抑制实验方法评价了9种抗生素(2种氨基糖苷类抗生素核糖霉素、链霉素,2种大环内酯类抗生素红霉素、螺旋霉素,2种四环素类抗生素四环素、土霉素,以及林可霉素、氯霉素和头孢唑啉)在2种浓度(25 mg·L^(-1)和50 mg·L^(-1))水平下对污泥高温(55℃)厌氧消化的急性抑制效果。结果表明,土霉素与链霉素在2种浓度水平下均未对高温厌氧消化产生急性抑制,而四环素与核糖霉素仅在50 mg·L^(-1)水平下导致甲烷累计产量分别下降了36.13%和17.50%。头孢唑啉、林可霉素、红霉素、螺旋霉素和氯霉素在25 mg·L^(-1)浓度水平下即表现出较强的急性抑制效果,其中25 mg·L^(-1)的林可霉素和氯霉素暴露系统中甲烷的累计产量分别下降了29.39%和19.88%,50 mg·L^(-1)浓度水平下进一步降低到51.27%和49.46%。而头孢唑啉、红霉素和螺旋霉素在25 mg·L^(-1)和50 mg·L^(-1)浓度水平下表现出相似的急性抑制效果,累计甲烷产量分别降低了43.03%~47.49%、40.60%~44.91%和54.61%~55.69%。高温厌氧消化前后挥发性有机酸的变化表明,林可霉素主要通过抑制丁酸互营氧化菌活性降低乙酸产量从而降低甲烷产量,50 mg·L^(-1)的核糖霉素主要抑制乙酸型产甲烷古菌活性,而红霉素、螺旋霉素、氯霉素、头孢唑啉和四环素可同时抑制产甲烷古菌和丁酸互营氧化菌活性。

关键词：高温厌氧消化抗生素头孢唑啉氯霉素急性抑制

基于污水源热泵的污泥高温厌氧消化系统实验研究

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应用基础与工程科学学报 2011年第5期19卷 792-798页

作者：田磊史琳吴静赵鹏娟施汉昌清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084 清华大学环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100084

将污水源热泵应用到污泥高温厌氧消化流程,搭建了一套可同时实现污水热能资源化、污泥化学能资源化的实验系统.实验系统中,污水源热泵以污水处理厂二级出水为热源回收其中废热,所产出60℃—70℃中温热能供给热需求约为50℃的污泥高温厌... 详细信息

将污水源热泵应用到污泥高温厌氧消化流程,搭建了一套可同时实现污水热能资源化、污泥化学能资源化的实验系统.实验系统中,污水源热泵以污水处理厂二级出水为热源回收其中废热,所产出60℃—70℃中温热能供给热需求约为50℃的污泥高温厌氧消化工艺;高温厌氧消化工艺可快速、有效去除污泥中有机污染物,并产出清洁型能源沼气,而沼气可进一步用于污水处理工艺.实验系统设计了配备板式换热器的间接式污水源热泵系统、加热与维温分立的分块化污泥供热系统,提出了与污泥高温厌氧消化反应需热特性相匹配的热泵分段变工况控制策略.结果显示污水源热泵在供热水温50℃—70℃区间内稳定工作,可为高温厌氧消化提供连续、稳定热环境;供热系统负荷分配均匀,可保持高温厌氧反应器内±1℃温差;污泥水力停留时间5.5d时,挥发性悬浮固体降解率为52.2%,产气率平均为12.4m3/m3污泥(96%含水率).同时进一步利用实测数据分析了二级出水水温及水质对系统运行效率及稳定性的影响.

关键词：热泵二级出水污泥高温厌氧消化

模拟废水高温厌氧消化出水中SMP的特性研究

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中国环境科学 2010年第3期30卷 315-321页

作者：何品晶赵有亮郝丽萍吕凡邵立明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、长江水环境教育部重点实验室上海200092

为考察废水高温厌氧消化出水中溶解性微生物产物(SMP)的特性,采用高温厌氧序批式反应器处理葡萄糖模拟废水,运用尺寸排除色谱(SEC)分离厌氧消化出水溶解性有机物(DOM),结合溶解性有机碳(DOC)、UV254吸光度和三维荧光光谱分析方法,对不... 详细信息

为考察废水高温厌氧消化出水中溶解性微生物产物(SMP)的特性,采用高温厌氧序批式反应器处理葡萄糖模拟废水,运用尺寸排除色谱(SEC)分离厌氧消化出水溶解性有机物(DOM),结合溶解性有机碳(DOC)、UV254吸光度和三维荧光光谱分析方法,对不同分离组分进行了定性和定量研究.结果表明,SMP在出水DOM(356mg/L,以DOC计)中占90.8%,其在高分子量(MW)(10k^100kDa)、中等MW(1k^10kDa)和低MW(高温厌氧消化出水中SMP的荧光物质以高的酪氨酸类物质含量,低的富里酸和腐殖酸类物质含量为主要特征.低MW区域的SMP主要包括酪氨酸类物质,而富里酸和腐殖酸类物质主要集中于中等MW区域,色氨酸类和微生物副产物类物质在各MW区域内均有分布.高、中等MW区域(不含630Da

关键词：溶解性微生物产物高温厌氧消化尺寸排除色谱三维荧光光谱 UV254吸光度

温度对厨余垃圾高温厌氧消化及微生物群落的影响

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应用与环境生物学报 2014年第4期20卷 704-711页

作者：杨璐张影汤岳琴孙照勇黄玉莲木田建次四川大学建筑与环境学院成都610065

使用全混流反应器(CSTR),研究53℃和60℃条件下厨余垃圾的处理效果,同时利用T-RFLP(末端限制性片段长度多态性)以及16S rRNA基因克隆文库的方法,对微生物群落结构进行跟踪解析.结果表明,在温度为53℃、挥发性总固体(VTS)负荷为4 g L-1 ... 详细信息

使用全混流反应器(CSTR),研究53℃和60℃条件下厨余垃圾的处理效果,同时利用T-RFLP(末端限制性片段长度多态性)以及16S rRNA基因克隆文库的方法,对微生物群落结构进行跟踪解析.结果表明,在温度为53℃、挥发性总固体(VTS)负荷为4 g L-1 d-1时,处理性能稳定,有机酸积累少,产气率约为900 mL/g VTS;当温度升高至60℃时,TOC和有机酸积累,产气率显著下降.微生物群落分析结果表明,当温度从53℃升高至60℃后,细菌群落从以发酵产酸菌群为主转变为以各类发酵菌和有机酸氧化菌为主,产甲烷菌群落中乙酸营养型产甲烷菌比例下降,而氢营养型产甲烷菌比例升高.运行温度从53℃升高至60℃后厌氧处理能力下降的主要原因是乙酸营养型产甲烷菌比例下降,乙酸的消耗需要通过乙酸氧化菌和氢营养型的产甲烷菌的协同作用,产甲烷速率降低,从而导致处理能力下降.

关键词：厨余垃圾高温厌氧消化产甲烷微生物群落 T-RFLP分析克隆文库分析

不同含固率下零价铁提升厨余垃圾高温厌氧消化产沼体系运行稳定性研究

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环境科学学报 2022年第8期42卷 372-380页

作者：张文婧孔鑫岳秀萍袁进周爱娟太原理工大学环境科学与工程学院太原030024 清华大学环境学院北京100084

相比中温(35℃)厌氧消化,高温(55℃)厌氧消化中微生物代谢活性强,处理效率高,且无害化水平高,适合厨余垃圾的资源化处理及利用.但由于厨余垃圾易降解,有机质含量高,水解速率快,极易在厌氧消化前期出现酸积累现象,这种现象在高温厌氧消... 详细信息

相比中温(35℃)厌氧消化,高温(55℃)厌氧消化中微生物代谢活性强,处理效率高,且无害化水平高,适合厨余垃圾的资源化处理及利用.但由于厨余垃圾易降解,有机质含量高,水解速率快,极易在厌氧消化前期出现酸积累现象,这种现象在高温厌氧消化中更为显著,从而严重制约着高温厌氧消化的应用.本研究探究了零价铁(ZVI)对高温厌氧消化过程酸化现象的消除和控制,并对投加ZVI后不同含固率下厌氧反应器严重酸化现象缓和效果进行评价.结果表明,高温条件下含固率为4%、6%的反应器在ZVI的促进作用下很快恢复产沼,甲烷产率相较低负荷反应器分别提高了52.05%、10.51%.含固率为8%的投加ZVI反应器在经历一个月的延滞期后也消除了“过酸化”,甲烷含量稳定在60%以上,甲烷产率达到270.40 mL·g^(-1).以加ZVI反应器沼液作为接种物的H-ICS反应器能够降低氢分压,但未能消除“过酸化”.含固率为10%的反应器在反应结束后仍处于酸化状态.高通量测序结果表明,所有外加ZVI的反应器中嗜氢产甲烷菌是绝对的优势菌.在恢复产沼的H-ZVI反应器以细菌Defluviitoga产生的乙酸盐、CO_(2)、H_(2)和丁酸转化来的乙酸为底物,嗜氢产甲烷菌Methanothermobacter作为唯一优势产甲烷古菌,与互营乙酸氧化菌Syntrophaceticus相互作用,实现互营乙酸氧化产甲烷(SAO-HM)途径,恢复产甲烷代谢.

关键词：厨余垃圾过酸化高温厌氧消化含固率零价铁