【摘 要】
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厌氧发酵(Anaerobic fermentation,AF)是一种有效的废弃物处理手段,它在实现废弃物的资源化利用的同时,可以产生清洁燃料(沼气)。但是,厌氧发酵的一些缺点,例如,低的沼气产量,不完全的有机物降解率和较差的沼渣利用率,限制了厌氧发酵的广泛应用。通过采用共发酵模式和添加促进剂可以明显改善这些缺点。以废弃芦荟皮为原料,通过水热碳化结合氢氧化钾活化制备了具有蜂窝状的生物质碳,并探究生物
【基金项目】
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国家自然科学基金资助(51672208); 国家“十二五”科技支撑计划项目(No.2012BAD47B02); 国家重点研发计划(2018YFB1502902); 陕西省科技厅项目(2010K01-120和2015JM5183);
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厌氧发酵(Anaerobic fermentation,AF)是一种有效的废弃物处理手段,它在实现废弃物的资源化利用的同时,可以产生清洁燃料(沼气)。但是,厌氧发酵的一些缺点,例如,低的沼气产量,不完全的有机物降解率和较差的沼渣利用率,限制了厌氧发酵的广泛应用。通过采用共发酵模式和添加促进剂可以明显改善这些缺点。以废弃芦荟皮为原料,通过水热碳化结合氢氧化钾活化制备了具有蜂窝状的生物质碳,并探究生物质碳对厌氧共消化系统的影响。在添加生物质碳的共消化体系中(0.1 wt.%,0.2 wt.%和0.3 wt.%),累积沼气产量(279.6–297.9 m L/g VS)、化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD,55.20%–63.11%)去除率和挥发性固体(Volatile solids,VS,49.32%–53.78%)去除率相比于对照组(Control check,CK,236.6 m L/g VS,46.41%,39.69%),分别提高了18.17%–25.91%、18.94%–35.98%和26.73%–35.50%。以富含磷的蛭石作为共发酵添加剂,探究其在不同浓度下(0.1 wt.%,0.3 wt.%,0.6 wt.%和0.9 wt.%)对共发酵性能的影响。与CK组相比(234.08m L/g VS,39.38%),添加蛭石后的共发酵系统的累积沼气产量(295.14–353.96 m L/g VS)和COD去除率(45.53%–71.03%)分别提高了26.09%–51.21%和15.62%–80.37%。共发酵结束后,含有蛭石的沼渣具有更高的稳定性、肥效值(5.97%–6.81%vs.5.76%)、总磷含量(11.44–13.29 g/kg vs.10.37 g/kg)和水溶性磷含量(6.06–9.79 g/kg vs.7.94g/kg)。此外,提出了蛭石在厌氧共发酵系统中的潜在作用机制。基于最佳的生物质碳(0.2 wt.%)和蛭石(0.3 wt.%)添加量,将两种添加剂混合后加入厌氧共发酵系统。当蛭石含量较少时(0.1 wt.%和0.3 wt.%),得到的累积沼气产量(201.1–247.4 m L/g VS)和COD去除率(47.29%–54.32%)均小于或接近于CK值(237.1 m L/g VS,49.39%)。增加蛭石含量(0.6 wt.%和0.9 wt.%),累积沼气产量(280.11–332.22 m L/g VS)和COD去除率(52.32%–66.63%)比CK的有所提高(237.1 m L/g VS,49.39%)。总之,通过添加蛭石和生物质碳,不仅提高了沼气产量、COD去除率、沼渣稳定性、肥效和磷含量,同时也提高了沼渣的肥料化利用潜能,这为以后沼渣实现资源化利用开辟了新道路。
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