套筒型厭氧消化-微生物電解耦合反應(yīng)器產(chǎn)甲烷效能分析.pdf

1、剩余污泥的資源化利用一直以來(lái)就是水處理領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，從污泥中回收能源物質(zhì)具有良好的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但是目前污泥產(chǎn)甲烷工藝中甲烷產(chǎn)生的速率較低，為了進(jìn)一步提高其產(chǎn)甲烷速率，本課題通過(guò)采用套筒型厭氧消化-微生物電解池（MEC-AD）耦合反應(yīng)器構(gòu)型，利用微生物電解系統(tǒng)產(chǎn)生的氫氣來(lái)刺激嗜氫產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)，由于嗜氫產(chǎn)甲烷菌和嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌在反應(yīng)器中共同作用產(chǎn)甲烷，因此該方法可以進(jìn)一步促進(jìn)污泥厭氧消化產(chǎn)甲烷速率的提高，最終建立起微生物電化

2、學(xué)與厭氧消化相耦合的剩余污泥高效產(chǎn)甲烷體系，為實(shí)現(xiàn)剩余活性污泥快速穩(wěn)定的能源回收提供了新思路。
　　實(shí)驗(yàn)首先利用乙酸鈉為底物對(duì)單室MEC反應(yīng)器進(jìn)行啟動(dòng)，待反應(yīng)器達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)向反應(yīng)器中通入剩余污泥發(fā)酵液，運(yùn)行四個(gè)周期后，觀察產(chǎn)氣情況和發(fā)酵液中有機(jī)質(zhì)的降解情況。以發(fā)酵液為底物的單室MEC反應(yīng)器可以達(dá)到15.5mL/d的氫氣產(chǎn)量，整體能量效率在120％左右，總糖的去除率達(dá)到60%以上，揮發(fā)酸的去除率達(dá)到63%。通過(guò)這一階段實(shí)驗(yàn)的成功運(yùn)

3、行，可得出以下結(jié)論，一是微生物電解池能夠利用發(fā)酵液有效地產(chǎn)生氫氣，二是其陽(yáng)極菌群能夠高效的降解發(fā)酵液中的有機(jī)質(zhì)，對(duì)復(fù)雜底物有較強(qiáng)的處理能力。
　　在MEC-AD耦合反應(yīng)器內(nèi)，陰極產(chǎn)生的氫氣可以被嗜氫產(chǎn)甲烷菌利用生成甲烷，這一過(guò)程可以促進(jìn)單純厭氧消化產(chǎn)甲烷效果。為了避免陰極產(chǎn)生的氫氣，被陽(yáng)極菌群利用導(dǎo)致其在陰陽(yáng)極之間內(nèi)循環(huán)而產(chǎn)生損失，影響氫氣轉(zhuǎn)化為甲烷的效率，本實(shí)驗(yàn)中采用套筒型結(jié)構(gòu)，將陰陽(yáng)分開(kāi)以減小損失，重點(diǎn)研究陰極單獨(dú)在耦合反應(yīng)器

4、產(chǎn)甲烷過(guò)程中起到的作用。首先以葡萄糖為底物對(duì)MEC-AD耦合產(chǎn)甲烷反應(yīng)器進(jìn)行啟動(dòng)，反應(yīng)器進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行后和對(duì)照組AD相比較，其產(chǎn)生甲烷速率是0.044m3CH4/m3d是對(duì)照組（0.012m3CH4/m3d）的四倍，葡萄糖的去除率達(dá)到90%以上。之后更換底物為發(fā)酵液，MEC-AD耦合反應(yīng)器的甲烷產(chǎn)量達(dá)到180mL/d，其甲烷產(chǎn)生速率能夠達(dá)到0.144m3CH4/m3d，接近于對(duì)照組（0.096m3CH4/m3d）的1.5倍。同時(shí)，MEC-

5、AD耦合反應(yīng)器對(duì)有機(jī)底物的去除效果較明顯，能夠使總糖去除率達(dá)到95%以上、蛋白質(zhì)去除率達(dá)到80%以上、COD的去除率達(dá)到約50%，最后，當(dāng)耦合反應(yīng)器呈現(xiàn)開(kāi)路狀態(tài)后，其產(chǎn)甲烷的速率下降到0.012m3CH4/m3d，同時(shí)對(duì)底物的去除效果也明顯下降，更加證明微生物電解池對(duì)厭氧消化產(chǎn)甲烷的輔助作用。
　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)綜合分析可得出，剩余活性污泥發(fā)酵液通過(guò)套筒型MEC-AD反應(yīng)器不僅能夠穩(wěn)定高效的產(chǎn)生甲烷同時(shí)其有機(jī)質(zhì)能夠得到良好的去除，為剩余