外源添加物对硫酸盐废水厌氧消化的影响

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化工、制药、造纸、食品加工和采矿等领域在生产过程中会排放大量硫酸盐有机废水。这种废水由于含有较高浓度的硫酸盐,会引起水质及土壤结构酸化,进而影响农作物生长。由于厌氧消化技术处理硫酸盐有机废水能够在降解硫酸盐的同时产生沼气,因此得到了广泛的应用。然而,硫酸盐废水厌氧消化过程中还存在着一系列问题,诸如水解速率慢且不充分、有机酸积累、产生硫化氢和甲烷产率低等。本文通过投加外源添加物(生物炭(BC)、零价铁(n ZVI)、生物炭负载纳米零价铁(BC/n ZVI))的方式来改善硫酸盐有机废水厌氧消化性能,系统分析了BC、n ZVI、BC/n ZVI材料对厌氧消化性能的影响;主要工作及结论如下:(1)探讨了硫酸盐浓度对厌氧消化的影响规律。结果表明,适量的硫酸盐能够促进厌氧消化的进行。在SO42-/COD=0.1时,相较于空白组,累计甲烷和COD去除率分别提高了0.45%和0.21%。随着硫酸盐浓度的继续增加,厌氧消化出现抑制;(2)探讨了BC投加量对硫酸盐废水厌氧消化的影响规律。结果表明,生物炭选择性富集了氢营养型产甲烷菌,增加了厌氧微生物的相对丰度,在高硫酸盐浓度条件下,生物炭也能促进产甲烷和还原硫酸盐,说明生物炭可以在一定程度上缓解硫酸盐的抑制作用;(3)探讨了n ZVI投加量对硫酸盐废水厌氧消化的影响规律。结果表明,当SO42-/COD=0.1时,2g/L的n ZVI效果最佳,此时COD和硫酸盐去除率分别为75.24%和91.30%,增加n ZVI的添加量,厌氧消化性能并未随之提升,大量的n ZVI对厌氧微生物具有一定的毒害作用;(4)探讨了BC/n ZVI投加量对硫酸盐废水厌氧消化的影响规律。结果表明,BC/n ZVI组的累计甲烷产量比BC组和n ZVI组提高了30.2%-36.4%,BC/n ZVI还促进了有机物和硫酸盐的降解,展现出BC和n ZVI介导微生物种间电子传递的协同效应。此外,BC/n ZVI可以明显提升氢营养型产甲烷菌的丰度。
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