间歇供电的微生物电解池改善甲酸预处理剩余污泥厌氧消化产甲烷

作     者：李欣彤 仲司佳 张代钧 尹向阳 杜豪敏 江瑞阳 

作者机构：重庆大学环境与生态学院 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室 

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

年 卷 期：2024年第7期

页      面：201-212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：国家科学自然基金（No.51974039） 

主　　题：剩余污泥 厌氧消化 产甲烷 微生物电解池 间歇供电 

摘      要：厌氧消化（AD）是一种有前景的剩余污泥（WAS）资源化的技术，但存在底物利用率低、甲烷产率低和反应周期长等问题.本研究利用甲酸预处理技术促进WAS溶裂（FA-WAS），同时构建微生物电解池-厌氧消化（MEC-AD）体系，并引入间歇供电模式，旨在提高厌氧消化过程中底物甲烷产率和能量转换效率.与AD体系相比，MEC-AD体系的生物沼气中甲烷含量（67.8%）、累计甲烷产量(230.7 mL·g-1)和甲烷产率(19.5mL·g-1·d-1)分别提高了19.2%、84.4%和59.8%，净能量转换效率达到41.7%.间歇供电（12 h-ON、12 h-OFF）模式下，该体系的生物沼气中甲烷含量（61.4%）、累计甲烷产量(157.2 mL·g-1)和甲烷产率(11.5 mL·g-1·d-1)相较于AD体系分别提高6.2%、14.2%、13.9%，净能量转换效率达到64.0%；同连续模式相比其电能消耗降低了63%，净能量回收效率提高了34.8%.MEC的引入使Methanobacterium、Methanobrevibacter菌属得到富集，间歇供电中，Methanobacterium相对丰度较连续供电模式提高28.9%;Methanobacterium和Methanobrevibacter均是典型的氢营养型产甲烷菌，从而有利于甲烷的产生.MEC-AD体系提升了FA-WAS的厌氧产甲烷性能，间歇供电运行模式实现了低能耗下高甲烷产量，为WAS厌氧消化产甲烷提供了新途径.