如何提高剩余污泥厭氧消化效率

隨著城市化進(jìn)程加快，市政污水處理建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，產(chǎn)生了越來越多剩余污泥需要合理處理與處置問題，厭氧消化處理剩余污泥，不僅能有效緩解污泥填埋場地限制問題，而且通過回收厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的CH4可以實(shí)現(xiàn)對污泥蘊(yùn)含能量的利用.污水處理廠剩余污泥具有高含水率、高熱值和有機(jī)質(zhì)豐富等特點(diǎn), 理論上可以作為厭氧代謝過程理想底物.但實(shí)際應(yīng)用中, 受制于各種因素影響, 剩余污泥高效厭氧發(fā)酵往往難以實(shí)現(xiàn).如何提高污泥厭氧消化效率, 對于解決污泥問題意義重大。

以CO2和H2為代謝底物的嗜氫型產(chǎn)甲烷是厭氧過程的重要組成, 該代謝和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過程密切耦合.發(fā)酵細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌形成的“互營”產(chǎn)CH4過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于種間電子傳遞, 種間H2傳遞被視為該過程主要電子傳遞方式.*新研究表明, 互營氧化產(chǎn)甲烷過程也存在種間直接電子傳遞(direct interspecies electron transfer, DIET), 相比于種間H2傳遞, DIET對底物和中間代謝產(chǎn)物的利用更加穩(wěn)定和快速.通過DIET途徑, 產(chǎn)甲烷菌能夠利用H+、e-和CO2直接產(chǎn)CH4, 從而克服種間H2傳遞過程存在的缺點(diǎn).向厭氧消化系統(tǒng)中投加碳基和金屬納米材料可以強(qiáng)化發(fā)酵細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌之間的DIET, 顆粒活性炭(granular activated carbon, GAC)是研究*多的碳基材料, 納米金屬氧化物材料主要為納米磁鐵礦和納米氧化鋅等.目前, 大多數(shù)研究集中在單一材料對產(chǎn)CH4過程的影響, 多種材料的組合作用研究相對較少.

　　本實(shí)驗(yàn)即是針對剩余污泥厭氧消化效率普遍較低問題, 通過投加GAC和MnO2的方式, 以期利用DIET途徑改善剩余污泥厭氧消化系統(tǒng)效能, 研究投加物對污泥厭氧消化系統(tǒng)揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs)、產(chǎn)CH4效果和微生物活性(包括輔酶F420、細(xì)胞色素C、電子傳遞活性)等的影響, 并分析系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)變化特征, 以期為使用碳基和金屬氧化物材料強(qiáng)化剩余污泥厭氧消化過程的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐.