碱-高铁酸钾预处理促进污泥-玉米秸秆共发酵产酸

于欣田; 曾薇

doi:10.20078/j.eep.20240804

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、0.50 g/g VSSWAS,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 0.50 g/g VSSWAS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、0.50 g/g VSSWAS)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 0.20 g/g VSSWAS的PF时,SCFAs和P的回收潜力良好,且经济效益最高,为 63.96元/m3 WAS.因此建议最佳PF投加量为 0.20 g/g VSSWAS,为污泥及玉米秸秆的资源化利用提供参考.