【摘 要】
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污泥环境问题备受关注,但污泥自身高含有机质,厌氧消化过程中积累的挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)可以作为有机质加以利用。微生物电解池(Microbial Electrolysis Cell,MEC)是一种新兴的产氢技术,将污泥厌氧发酵产酸和MEC产氢结合可以实现治废与产能的双重目标。通过批式试验探究不同温度、不同含水率对污泥厌氧发酵产酸的影响;通过MEC间歇式反应
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污泥环境问题备受关注,但污泥自身高含有机质,厌氧消化过程中积累的挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)可以作为有机质加以利用。微生物电解池(Microbial Electrolysis Cell,MEC)是一种新兴的产氢技术,将污泥厌氧发酵产酸和MEC产氢结合可以实现治废与产能的双重目标。通过批式试验探究不同温度、不同含水率对污泥厌氧发酵产酸的影响;通过MEC间歇式反应器,探讨MEC利用污泥发酵液中5种代表性组份(乙酸钠、葡萄糖、牛血清白蛋白、丁酸钠和戊酸钠)的产氢效能和有机质降解差异,以及不同启动方式对MEC利用不同基质产氢的影响;依据实际发酵液组成配置模拟发酵液,分析发酵液主要组分在MEC中的产氢作用,探究污泥产酸发酵液作为基质的MEC产氢效果。污泥厌氧发酵产酸结果整体表现为75℃>55℃>95℃>35℃,乙酸为VFAs中最主要有机酸,占比达到50%以上,各温度条件下表达FTHFS基因的产乙酸菌数量依次为55℃>35℃>75℃>95℃,且随着处理时间的增加,55℃和35℃污泥产乙酸菌数量升高。厌氧发酵温度越高污泥水解越强,污泥中sCOD、碳水化合物、可溶蛋白含量均出现明显上升。对于不同固体浓度污泥,其含固率越高TVFA、sCOD、碳水化合物、可溶蛋白含量越高。对于乙酸钠启动的MEC,不同基质作为底物时,其氢气产量、氢气产率和COD降解率整体表现为乙酸钠>葡萄糖>蛋白质>丁酸钠>戊酸钠。葡萄糖作为底物时,葡萄糖启动仅在第1个周期较乙酸钠启动表现出产氢优势;牛血清白蛋白为底物时,牛血清白蛋白启动较乙酸钠启动可以获得更高的氢气产率和产氢速率,并可实现对sCOD、可溶蛋白的更大程度降解。实际发酵液和几组对照组应用于MEC产氢时,氢气产量和平均产氢速率整体表现为无丁酸对照组>模拟发酵液>实际发酵液>无戊酸对照组>无乙酸对照组。进一步验证丁酸的存在不利于MEC产氢,实际发酵液中由于存在耗氢菌较多,导致氢气产率下降。
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