Fe^2+投加方式对餐厨垃圾厌氧产甲烷的影响研究

第４８卷第４期２０１９年４月应用化工ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶｏｌ．４８Ｎｏ．４Ａｐｒ．２０１９收稿日期：２０１８０７０７修改稿日期：２０１８０８０６基金项目：江苏省自然科学基金（ＢＫ２０１６０９３７）；南京林业大学青年科技创新基金项目（ＣＸ２０１７０２５）；江苏省大学生实践创新训练计划项目（２０１７ＮＦＵＳＰＩＴＰ１８８）作者简介：刘亚利（１９８２－），女（满族），河北承德人，南京林业大学讲师，博士，主要从事固体废弃物资源化和污水处理研究。电话：１５７２０６２８６９６，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｙａｌｉ０４１８＠１６３．ｃｏｍＦｅ２＋投加方式对餐厨垃圾厌氧产甲烷的影响研究刘亚利，余紫薇，孟小凡，丁菁菁，张晗（南京林业大学土木工程学院，江苏南京２１００３７）摘要：研究ＦｅＣｌ２投加方式对餐厨垃圾产甲烷过程的影响。结果表明，ＦｅＣｌ２和ＥＤＴＡ联合投加能够有效促进蛋白和多糖水解，提高挥发酸（ＶＦＡｓ）的降解过程，反应１３ｄ后累计生物气产量比单独投加ＦｅＣｌ２提高４．１倍。同时，ＥＤＴＡ有效阻止了Ｆｅ２＋与磷酸盐的沉淀反应，提高了铁被厌氧微生物利用的效率。关键词：厌氧消化；餐厨垃圾；Ｆｅ２＋；ＥＤＴＡ中图分类号：ＴＱ１３８．１；ＴＱ１５０．９文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０４－０８３８－０３ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＦｅ２＋ｄｏｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｎａｎａｅｒｏｂｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎｏｆｋｉｔｃｈｅｎｗａｓｔｅＬＩＵＹａｌｉ，ＹＵＺｉｗｅｉ，ＭＥＮＧＸｉａｏｆａｎ，ＤＩＮＧＪｉｎｇｊｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＨａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＦｅＣｌ２ｄｏｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｎａｎａｅｒｏｂｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎｋｉｔｃｈｅｎｗａｓｔｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＦｅＣｌ２ａｎｄＥＤＴＡｐｒｏｍｏｔｅｄｔｈｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓａｎｄａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｔｅｉｎｓａｎｄｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，ａｎｄｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｖｏｌａｔｉｌｅｆａｔｔｙａｃｉｄｓ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＦｅＣｌ２ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｏｎｅ，ｔｈｅｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｂｉｏｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄ４．１ｔｉｍｅｓａｆｔｅｒ１３ｄ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｔｈｅＥＤＴＡｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｐｒｅｖｅｎｔｅｄｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆＦｅ２＋ａｎｄｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ａｎｄｔｈｕｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｉｒｏｎｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｂｙａｎａｅｒｏｂｉｃｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｎａｅｒｏｂｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎ；ｋｉｔｃｈｅｎｗａｓｔｅ；Ｆｅ２＋；ＥＤＴＡ我国２０１６年产生９５００万ｔ的餐厨垃圾，且其有机干物质含量达到９７％［１］。餐厨垃圾经厌氧消化（ＡＤ）可产生生物能源，然而，ＡＤ过程常出现反应器酸化、产甲烷终止等问题［２４］。向餐厨垃圾中添加适量的微量元素能够参与并激活多种金属酶活性，提高甲烷产量［４６］。然而，添加的微量元素会与硫酸根、磷酸根等阴离子形成沉淀，阻碍微生物的吸收利用［６８］。乙二胺四乙酸（ＥＤＴＡ）等人工合成的螯合剂可与微量元素螯合，提高微量元素的生物利用度［９１１］。本实验对比研究ＥＤＴＡ与ＦｅＣｌ２单独、同时投加对餐厨垃圾厌氧产甲烷过程的影响，考察蛋白和多糖的降解过程，分析ＥＤＴＡ阻碍ＦｅＣｌ２沉淀，促进生物气产生的机理。１实验部分１．１材料与仪器接种污泥，由南京市桥北污水厂的二沉池污泥经厌氧驯化后得到，其性质见表１；餐厨垃圾，取自南京林业大学学生餐厅，经过人工分拣、清洗除油、粉碎处理后，餐厨垃圾中的总固体（ＴＳ）、挥发性固体（ＶＳ）、总化学需氧量（ＴＣＯＤ）、溶解性化学需氧量（ＳＣＯＤ）等指标见表１；ＨＣｌ（质量分数为３６．５％）、ＦｅＣｌ２·４Ｈ２Ｏ、ＥＤＴＡ和ＮａＯＨ均为分析纯。表１接种污泥和餐厨垃圾的性质Ｔａｂｌｅ１Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎｓｌｕｄｇｅａｎｄｋｉｔｃｈｅｎｗａｓｔｅｓ指标ＴＳ／（ｇ·Ｌ－１）ＶＳ∶ＴＳ／％含水率／％ＴＣＯＤ／（ｇ·Ｌ－１）ＳＣＯＤ／（ｇ·Ｌ－１）ｐＨ接种污泥２７．３±０．５７８．６±０．３９６．１±０．０５１７．４±０．４０．３２±０．０３７．２４餐厨垃圾１６４±２８６．１±０．１８１．６±０．０２２３２±７２０