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碱-高铁酸钾预处理促进污泥-玉米秸秆共发酵产酸

收稿日期:2024-06-29 修回日期:2024-07-23 接受日期:2024-07-26

DOI:10.20078/j.eep.20240804

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    摘要:开发一种高效的技术从废弃活性污泥(WAS)中回收碳(C)和磷(P)对促进低碳经济发展和资源的回收至关重要。本研究旨在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... 展开+
    摘要:

    开发一种高效的技术从废弃活性污泥(WAS)中回收碳(C)和磷(P)对促进低碳经济发展和资源的回收至关重要。本研究旨在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、0.50g/gVSSWAS,VSSWAS为剩余污泥中的挥发性悬浮固体)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24h后,PF投加量为0.50g/gVSSWAS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、0.50g/gVSSWAS)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、norank_f_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,适合作为水厂补充碳源使用。此外,在实验组中还观察到蓝铁矿的生成,可进一步实现磷资源回收。投加0.20g/gVSSWAS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0.20g/gVSSWAS,为污泥及玉米秸秆的资源化利用提供参考。

    收起-

    作者:

    • 于欣田
    • 曾薇*

    作者简介

    第一作者:于欣田(2000—),女,北京人,硕士研究生,主要研究方向为剩余污泥资源化利用。E-mail:13716669516@163.com
    通讯作者:曾薇(1974—),女,黑龙江哈尔滨人,教授,主要研究方向为污水生物处理。E-mail:zengwei@bjut.edu.cn

    单位

    • 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,北京 100124

    关键字

    • 剩余污泥
    • 玉米秸秆
    • 厌氧发酵
    • 短链脂肪酸
    • 高铁酸钾
    • 磷回收

    基金项目

    国家自然科学基金资助项目(52070004)

    引用格式

    于欣田, 曾薇. 碱-高铁酸钾预处理促进污泥-玉米秸秆共发酵产酸[J]. 能源环境保护, 2025, 39(2): 109−119.

    YU Xintian, ZENG Wei. Alkaline-Potassium Ferrate Pretreatment Promoting Acid Production Through Co-Fermentation of Waste Activated Sludge and Corn Straw[J]. Energy Environmental Protection, 2025, 39(2): 109−119.

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