碱-高铁酸钾预处理促进污泥-玉米秸秆共发酵产酸
作者机构:北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室
出 版 物:《能源环境保护》 (Energy Environmental Protection)
年 卷 期:2024年
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)] 081703[工学-生物化工] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0836[工学-生物工程] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程]
主 题:剩余污泥 玉米秸秆 厌氧发酵 短链脂肪酸 高铁酸钾 磷回收
摘 要:为了探究碱性环境下高铁酸钾(PF)对污泥(WAS)-玉米秸秆(CS)共发酵体系的影响,利用实验室规模的序批式反应器探究了不同投加量(0、0.05、0.20、0.50 g/g VSSWAS)的PF对共发酵体系增溶水解与短链脂肪酸(SCFAs)生成的影响。结果表明,PF预处理对污泥及玉米秸秆中有机物的溶出具有促进作用。预处理24 h后,PF投加量为0.50 g/g VSSWAS实验组的溶解性化学需氧量(SCOD)、可溶性多糖及可溶性蛋白含量相较于未投加组分别提高了11.90、9.41和4.75倍。SCFAs产量随PF投加量的增多而增加,不同PF投加量实验组(0.05、0.20、0.50 g/g VSSWAS)的SCFAs最大积累量分别达到未投加组的1.47、1.92和2.21倍,且易于微生物利用的乙酸占比增大。微生物群落分析表明,实验组中Shannon指数下降,Firmicutes与Bacteroidota的丰度增加。Macellibacteroides、Bacteroides、Rikenellaceae和Clostridium等产酸发酵菌是体系内主要的微生物群落。其中Clostridium作为铁还原菌还可被高浓度的Fe(Ⅲ)选择性富集,使丰度进一步提高。添加PF的发酵上清液具有较高的SCFAs含量及较低的磷(P)含量,适宜作为水厂补充碳源使用。此外,在实验组中还观察到了蓝铁矿的生成,可进一步实现磷资源回收。投加0.20 g/g VSSWAS的PF时,SCFAs和P的回收潜力良好,且经济效益最高,为63.96元/m3WAS。因此建议最佳PF投加量为0.20 g/g VSSWAS,为污泥及玉米秸秆的资源化利用提供参考。