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

作     者：张文婧 孔鑫 岳秀萍 袁进 周爱娟 ZHANG Wenjing;KONG Xin;YUE Xiuping;YUAN Jin;ZHOU Aijuan

作者机构：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 

出 版 物：《环境科学学报》 (Acta Scientiae Circumstantiae)

年 卷 期：2022年第42卷第8期

页      面：372-380页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(No.51908396) 宁波市科技计划项目(No.2018B10023) 山西农业大学技术开发项目(No.RH2100002066) 

主　　题：厨余垃圾 过酸化 高温厌氧消化 含固率 零价铁 

摘      要：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.