城市生活垃圾厌氧消化中甲烷产量的生物动力学研究 被引量：14

1

作者 蒲贵兵 甄卫东 +2 位作者 张记市 孙可伟 陈秋玲 《化学与生物工程》 CAS 2007年第7期55-59,共5页

通过对城市生活垃圾高温间歇厌氧消化的实验,对其产气进行分析。结果表明:(1)城市生活垃圾厌氧消化的产气是体系中微生物作用的结果,其产气速率、甲烷含量的变化等几乎均与体系中产甲烷菌的阶段变化一致,基本上分为缓慢产CH4阶段、CH4... 通过对城市生活垃圾高温间歇厌氧消化的实验,对其产气进行分析。结果表明:(1)城市生活垃圾厌氧消化的产气是体系中微生物作用的结果,其产气速率、甲烷含量的变化等几乎均与体系中产甲烷菌的阶段变化一致,基本上分为缓慢产CH4阶段、CH4含量指数增长阶段、CH4含量稳定阶段及CH4含量递减阶段,分别对应产甲烷菌生长的迟缓期、指数期、稳定期及衰亡期。(2)以微生物生长动力学为基础,推断出沼气中CH4含量的变化与产甲烷菌的变化之间存在着ddYt=kddtX的比例关系,其系数k为产甲烷菌的产甲烷活性的表征。并通过实验进行模拟得出系数μmax=0.142d-1,Kdc=0.0612 d-1及迟缓期、指数期、稳定期、衰亡期的k(mL/gVSS)分别为0.041、0.041、0.000、-0.0968。并且,也可依据ddYt来判断产甲烷菌生长的各个阶段及体系中微生物菌群的优势程度。 展开更多

关键词 城市生活垃圾 厌氧消化 沼气产量 微生物 产甲烷菌 甲烷含量

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城市生活垃圾厌氧消化的熵分析 被引量：8

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作者 蒲贵兵 甄卫东 +2 位作者 张记市 孙可伟 吴满昌 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期72-76,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 城市生活垃圾 厌氧消化 熵增过程 熵减过程

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厌氧消化中直接种间电子传递产甲烷机理研究与技术应用 被引量：7

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作者 赵智强 李杨 张耀斌 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第26期2820-2834,共15页

现有厌氧消化工程的核心原理是传统的水解酸化-产甲烷途径,该途径复杂有机物水解缓慢,且有机物分解产乙酸受H2分压限制,导致产甲烷效率低及稳定性差. 2014年,美国马萨诸塞州大学微生物学家Lovley等人提出一种新型产甲烷途径:直接种间电... 现有厌氧消化工程的核心原理是传统的水解酸化-产甲烷途径,该途径复杂有机物水解缓慢,且有机物分解产乙酸受H2分压限制,导致产甲烷效率低及稳定性差. 2014年,美国马萨诸塞州大学微生物学家Lovley等人提出一种新型产甲烷途径:直接种间电子传递(DIET)产甲烷途径. DIET产甲烷途径的发现突破了半个多世纪以来研究者对厌氧消化以水解酸化-产甲烷为唯一途径及H2为主要电子载体的认识,开拓了产甲烷新思路.尽管一些报道综述了DIET的基本原理、关键微生物及调控策略等,但还没有报道阐明DIET产甲烷途径的研究进展及其在厌氧消化中的应用.因此,本文总结了DIET产甲烷途径的研究进展,阐明了DIET产甲烷途径的微生物群落及其可利用的底物,评估了DIET产甲烷途径的强化策略和及其在厌氧消化中的应用,期待为改善现有厌氧消化工程的效率和稳定性提供支持. 展开更多

关键词 厌氧消化 直接种间电子传递 产甲烷 互养代谢 导电材料

原文传递

厌氧消化对餐厨垃圾中抗性基因消减作用研究进展

4

作者 崔理慧 王兴 +2 位作者 黄技伟 费强 马英群 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期4352-4360,共9页

餐厨垃圾是抗生素抗性基因(ARGs)重要的储存库,其资源化利用存在潜在的环境风险.厌氧消化(AD)技术可同时实现资源回收和ARGs去除,是当前主要的餐厨垃圾资源化技术.但AD对ARGs的去除能力有限,沼渣农用的安全性仍受到质疑.如何提高AD过程... 餐厨垃圾是抗生素抗性基因(ARGs)重要的储存库,其资源化利用存在潜在的环境风险.厌氧消化(AD)技术可同时实现资源回收和ARGs去除,是当前主要的餐厨垃圾资源化技术.但AD对ARGs的去除能力有限,沼渣农用的安全性仍受到质疑.如何提高AD过程中ARGs的去除效果是实现餐厨垃圾高效安全生物转化的关键.总结了ARGs在餐厨垃圾中的传播途径与机制,讨论了AD过程不同工艺参数对餐厨垃圾中ARGs传播的影响,阐述了外源添加剂及原料预处理等策略强化ARGs去除的研究进展,分析了ARGs在餐厨垃圾AD过程中的迁移规律和去除机制,主要包括微生物群落结构演替、可移动遗传元件变化和环境因素变化.最后,在已有研究基础上对未来提升餐厨垃圾AD过程中甲烷产率和ARGs去除效果进行了展望并提出建议. 展开更多

关键词 餐厨垃圾 厌氧消化(ad) 抗生素抗性基因(ARGs) 可移动遗传元件(MGEs) 生物甲烷

原文传递

存储时间对玉米秸秆理化性状及产甲烷潜力的影响 被引量：4

5

作者 袁玲莉 刘研萍 +1 位作者 袁彧 周丽烨 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第13期210-217,共8页

收割后的秸秆需要经过时间不等的存储后进入到厌氧系统生产沼气,而秸秆的存储时间不同对产甲烷潜力有一定的影响。该文对收割后的玉米秸秆分别经过 0、2、5、10、20、30 和 45 d 自然堆放存储,分析不同存储时间秸秆的理化性质变化以及... 收割后的秸秆需要经过时间不等的存储后进入到厌氧系统生产沼气,而秸秆的存储时间不同对产甲烷潜力有一定的影响。该文对收割后的玉米秸秆分别经过 0、2、5、10、20、30 和 45 d 自然堆放存储,分析不同存储时间秸秆的理化性质变化以及对产甲烷潜力的影响。通过分析不同存储时间秸秆的感官性状、总固体(total solid,TS)、挥发性固体(volatile solid,VS)、pH 值、木质纤维素、叶绿素、挥发性脂肪酸(volatile fat acid,VFA)等理化性质,发现秸秆存储20 d 后各个性状趋于稳定。对不同存储时间处理的秸秆进行产甲烷潜力(biochemical methane potential,BMP)测试,结果显示,存储 0、2、5、10、20、30、45 d 的 BMP 分别为 325.49、315.35、297.85、296.71、295.25、287.83、291.01 mL/g(以 VS 计)),随着存储时间的增加,BMP 总体上呈下降趋势,且存储 0~5 d 的下降较快,存储大于 5 d 的秸秆 BMP 结果相近。试验得出,秸秆存储时间不同对产甲烷潜力有明显影响,主要由于受到多种原料性质的影响,尤其是木质纤维素、可溶性化学需氧量、还原糖、挥发性脂肪酸。研究结果可为工程化秸秆沼气项目和生物天然气项目的运行提供参考。 展开更多

关键词 沼气 秸秆 厌氧发酵 产甲烷潜力 存储时间

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厌氧消化工艺中生物固碳技术与途径研究进展

6

作者 纪晓云 张景新 何义亮 《净水技术》 CAS 2024年第12期7-17,55,共12页

厌氧消化(anaerobic digestion,AD)是当前实现有机废弃物减量化与清洁能源生产的有效技术手段。在全球气候变暖和化石能源短缺的背景下,将AD技术与微生物固碳相结合,有助于提升生物甲烷的产率并增强固碳能力。然而,目前对于微生物固碳... 厌氧消化(anaerobic digestion,AD)是当前实现有机废弃物减量化与清洁能源生产的有效技术手段。在全球气候变暖和化石能源短缺的背景下,将AD技术与微生物固碳相结合,有助于提升生物甲烷的产率并增强固碳能力。然而,目前对于微生物固碳的研究普遍忽视了AD系统的固碳潜能。文章基于AD中CO_(2)的生物转化研究现状,介绍了AD中CO_(2)的产生及固定途径,重点分析了通过引入外源H_(2)、添加零价铁、外加微生物电解池、投加导电材料和引入外源CO_(2)等手段优化AD过程的研究进展。最后,文章对实现CO_(2)固定为无定形碳、明确外源CO_(2)促进产甲烷的具体机制及推动相关技术从实验室走向工业化应用等未来研究方向进行展望,为探索AD固碳途径和提升CO_(2)固定与转化技术提供一定的参考。 展开更多

关键词 厌氧消化 生物固碳 天然固碳途径 CO_(2)利用 生物转化

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厌氧消化对抗生素抗性基因消减作用研究进展 被引量：1

7

作者 刘贞敏 许彬 +4 位作者 黄亚丽 韩永辉 李再兴 岳欣 宁志芳 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期204-211,共8页

由于抗生素滥用而诱导出的抗生素抗性基因(ARGs)是一类新型环境污染物。ARGs在环境中的传播和扩散能力极强,其能够使细菌产生耐药性,对环境具有极大的生态风险,因此必须消减或去除环境中的ARGs。厌氧消化(AD)是一种将有机废弃物进行资... 由于抗生素滥用而诱导出的抗生素抗性基因(ARGs)是一类新型环境污染物。ARGs在环境中的传播和扩散能力极强,其能够使细菌产生耐药性,对环境具有极大的生态风险,因此必须消减或去除环境中的ARGs。厌氧消化(AD)是一种将有机废弃物进行资源化利用且应用非常广泛的重要技术。研究表明,有机废弃物中很多抗性基因在AD处理后的丰度明显下降,说明AD过程对ARGs具有一定的去除效果。因此,AD可在转化有机废弃物为清洁能源的同时能够消减ARGs,对ARGs在环境中的传播扩散具有一定的控制作用。结合最新研究对AD消减ARGs的影响因素进行了成果总结,其中包括发酵条件设定、物料预处理、促进剂和抑制剂等因素,为AD高效消减ARGs提供理论参考。 展开更多

关键词 厌氧消化 有机废弃物 抗生素 抗生素抗性基因

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初沉和二沉污泥经高温热水解后的厌氧消化性能

8

作者 张涵 张含 +4 位作者 吴宝利 任征然 王佳伟 齐利格娃 李相昆 《中国给水排水》 CAS CSCD 北大核心 2023年第13期32-38,共7页

以北京某大型污水处理厂的初沉污泥、剩余活性污泥为研究对象,通过考察厌氧消化系统的生物产甲烷潜力(BMP)、有机物降解能力,以及水解、产酸、产甲烷率、系统稳定性等,探讨了初沉池污泥和二沉池污泥经高温热水解预处理后的厌氧消化性能... 以北京某大型污水处理厂的初沉污泥、剩余活性污泥为研究对象,通过考察厌氧消化系统的生物产甲烷潜力(BMP)、有机物降解能力,以及水解、产酸、产甲烷率、系统稳定性等,探讨了初沉池污泥和二沉池污泥经高温热水解预处理后的厌氧消化性能。结果表明,在厌氧消化阶段,初沉热水解污泥的产气率和有机物降解率相比初沉原泥均无明显提高;相比原泥,二沉池剩余污泥经热水解后最高日产气率、总固体(TS)累积产气率分别提高了67%、80%左右,总化学需氧量(TCOD)、总蛋白、总糖的降解率分别提高了5%、7%、14%。高温热水解工艺对提高剩余污泥的水解率、产酸率、产甲烷率效果更加明显。从系统稳定性方面看,初沉污泥高温热水解后可能会造成厌氧消化系统出现挥发性脂肪酸(VFA)大量积累,导致系统不稳定,影响产气速率;而热水解后的剩余污泥厌氧消化系统能够保持稳定运行。综合来看,剩余活性污泥更适合采用热水解预处理,初沉污泥可不进行热水解预处理。 展开更多

关键词 初沉污泥 剩余活性污泥 热水解 厌氧消化 系统稳定性

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污泥产短链脂肪酸微生物的研究进展 被引量：1

9

作者 傅翔 戴翎翎 +1 位作者 张栋 戴晓虎 《环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期5-9,53,共6页

厌氧消化系统微生物是生物降解有机物工艺的核心。系统综述了厌氧消化产短链脂肪酸的微生物种类及其种类间的代谢关系,重点阐述了污泥中基质、温度、p H值、碳氮比和污泥停留时间等因素对污泥厌氧消化产短链脂肪酸微生物的生物多样性、... 厌氧消化系统微生物是生物降解有机物工艺的核心。系统综述了厌氧消化产短链脂肪酸的微生物种类及其种类间的代谢关系,重点阐述了污泥中基质、温度、p H值、碳氮比和污泥停留时间等因素对污泥厌氧消化产短链脂肪酸微生物的生物多样性、优势种群及产物的影响,介绍了促进污泥厌氧发酵产短链脂肪酸微生物活性的研究进展,展望了通过调控主要影响因素实现对厌氧消化系统微生物优势种群的控制。 展开更多

关键词 污泥 厌氧消化 短链脂肪酸 微生物学特性 影响因素

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热水解污泥-香蕉秸秆改善厌氧消化性能实验

10

作者 邓清华 张健 +2 位作者 冼萍 方晴 蒙政成 《环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期144-149,共6页

采用添加高有机质含量的香蕉秸秆协同厌氧以及高温高压热水解预处理的方法,可显著提高低有机质污泥甲烷产率和厌氧消化性能。生化甲烷潜力实验结果表明:经过预处理后的污泥、香蕉秸秆及其混合物厌氧消化最大累积甲烷产量分别为388,372,5... 采用添加高有机质含量的香蕉秸秆协同厌氧以及高温高压热水解预处理的方法,可显著提高低有机质污泥甲烷产率和厌氧消化性能。生化甲烷潜力实验结果表明:经过预处理后的污泥、香蕉秸秆及其混合物厌氧消化最大累积甲烷产量分别为388,372,537 mL/gVS,甲烷提升产量及协同效应显著。在污泥、香蕉秸秆及其混合物各自的最佳预处理条件下,甲烷产量达到80%的时间(T80)分别为12,19,17 d;SCOD溶出值分别为预处理前的14.4,2.8,5.9倍;厌氧消化结束后,SCOD去除率分别为93.7%、89.8%、94.5%;VS去除率分别为48.4%、48.8%、59.2%;热水解预处理使液相中溶解性蛋白质和VFA、溶解性多糖的浓度增加明显,分别为预处理前的14.5,5.1,8.2倍,随后的厌氧消化阶段的去除率分别为94.4%、94.9%和95.2%,稍高于单独厌氧消化的有机质降解率。 展开更多

关键词 市政污泥 香蕉秸秆 高温高压热水解预处理 生化甲烷潜力 厌氧消化

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微生物电解池耦合厌氧消化促进产甲烷研究进展

11

作者 李萌萌 陈重军 +2 位作者 张群 王玲 张海芹 《中国给水排水》 CAS CSCD 北大核心 2024年第22期22-28,共7页

微生物电解池(MEC)利用微生物催化,在外加电压作用下产生甲烷,耦合厌氧消化可促进甲烷的产生。概述了微生物电解池耦合厌氧消化系统(MEC-AD)的作用机理,分析了外加电压、电极材料、温度和预处理等因素对MEC-AD产甲烷效能的影响,阐述了ME... 微生物电解池(MEC)利用微生物催化,在外加电压作用下产生甲烷,耦合厌氧消化可促进甲烷的产生。概述了微生物电解池耦合厌氧消化系统(MEC-AD)的作用机理,分析了外加电压、电极材料、温度和预处理等因素对MEC-AD产甲烷效能的影响,阐述了MEC-AD系统中主要产甲烷微生物群落分布情况,并总结分析了MEC-AD系统对餐厨垃圾、工业废水等厌氧处理促进产甲烷的应用效果。同时,认为MEC-AD产甲烷系统中电极材料的构型和经济性、底物预处理和实际应用的成本还需要进一步研究,为系统的工程化应用提供理论基础。 展开更多

关键词 微生物电解池耦合厌氧系统(MEC-ad) 甲烷 微生物群落结构 产甲烷菌

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