NaCl浓度对铁阳极强化污泥发酵液产氢及蓝铁矿生成的影响

基于剩余污泥的资源属性,构建了铁阳极介导的新型微生物电发酵体系,以氯化钠为电解质,探究了不同NaCl浓度(10mmol/L,30mmol/L和60mmol/L)对污泥发酵模拟液同步产氢及蓝铁矿生成效能的影响.结果表明,10mmol/L条件下,氢气产量达到峰值(387.8±14.2)mL,相比30mmol/L组(312.2±18.6)mL和60mmol/L组(100.3±10.4)mL分别提升23.5%和286.6%,短链挥发性脂肪酸(SCFAs)利用率达81.2%,均高于其他各组.各组溶解性磷酸盐在电发酵3d内实现完全去除,10mmol/L体系中Fe2+占比达77.6%,并随电解质浓度升高而降低.扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射仪技术(XRD)表征发现,体系内沉淀以蓝铁矿结晶为主,且结晶度与电解质浓度呈负相关.低电解质浓度提升了体系生物膜的充放电性能,10mmol/L条件下,生物阴极微生物主要以电化学活性菌(EAB)和厌氧发酵菌为主,累积丰度达22.10%和42.37%,异化铁还原菌(如Bacteroides、Pseudomonas和Sphingomonas)占比达9.17%.

紫外耦合游离亚硝酸强化剩余污泥厌氧发酵产酸研究

为打破传统厌氧发酵过程中污泥破壁溶胞困难和产酸效能低的瓶颈,探究了紫外光(UV)耦合游离亚硝酸(FNA)预处理对污泥发酵产酸的影响,并与热(H)和超声法(US)耦合FNA预处理进行了对比分析.结果表明,UV辅助FNA联合预处理(FNA-UV)对细胞破碎和胞外聚合物的剥离具有协同效应,･OH和･O_(2)^(-)作为反应中间体,其强度远高于其他预处理组(FNA-US和FNA-H),与･NO,･NO_(2)及ONOO^(-)等中间产物共同促进了溶解性有机物的释放,溶解性碳水化合物和蛋白质含量相比FNA组分别提升60%和90%,进而为后续水解产酸过程提供了充足的底物.FNA-UV组短链脂肪酸(SCFAs)浓度于第4d达到峰值,为(201.8±4.8)mg COD/g VSS,相比FNA组提升67%,乙酸占比高达56.8%.通过发酵末期对各体系进行碳平衡分析表明,紫外耦合FNA预处理在污泥减量、溶解性有机物的释放与转化、SCFAs的产生方面具有重要作用.微生物群落分析表明,FNA-UV对功能菌群的富集发挥重要作用,表现为厌氧发酵菌和反硝化菌的有效增强,相比其他各组提升了23.7%~270.6%.