生物基炭材料促进剩余污泥厌氧消化产气的研究.pdf

1、生物基炭材料促进剩余污泥厌生物基炭材料促进剩余污泥厌氧消化产气的研究氧消化产气的研究中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会，中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会，2023.2 2023.2 杭州杭州污染汇集污染消纳污染转移1.1 剩余污泥剩余污泥产量快速增长产量快速增长给污水处理行业发展带来压力给污水处理行业发展带来压力一、研究背景一、研究背景1.2 厌氧消化厌氧消化是剩余污泥是剩余污泥处理处理的主流技术的主流技术选择选择一、研究背景一、研究背景1.3 剩余污泥剩余污泥厌氧消化厌氧消化产气效率低产气效率低一、研究背景一、研究背景p 污泥有机质复杂，有机质（VS）降解率比较低，一般在30-

2、60%之间p 沼气产量不稳，产率低于设计值，有效利用率不高p 利用各种强化手段提高沼气产量始终是产业发展重大需求一、研究背景一、研究背景1.4 厌氧消化厌氧消化强化策略：强化策略：生物生物基基炭材料炭材料强化厌氧消化产气强化厌氧消化产气生物基炭材料包括碳布，炭毡，碳纳米管，石墨烯，石墨，炭黑等碳基材料，也包括常见的生物炭、活性炭、水热炭等生物质炭材料。因具有原料来源广泛、制作成本低廉以及环境友好等优点而受到关注。一、研究背景一、研究背景1.5 生物生物基基炭材料炭材料影响影响厌氧消化厌氧消化研究进展研究进展Abbas et al.,2022;Johnravindar et al.,2022p

3、与生物炭材料影响效果有关的材料特性包括吸附、pH缓冲以及种间互营关系强化等，而与生物质炭材料强化效果及机制对应的关键材料特性有待于进一步明确。一、研究背景一、研究背景1.5 生物生物基基炭材料炭材料影响影响厌氧消化厌氧消化研究进展研究进展p 与生物炭材料影响效果有关的材料特性包括吸附、pH缓冲以及种间互营关系强化等，而与生物质炭材料强化效果及机制对应的关键材料特性有待于进一步明确。姜谦,张衍,刘和.2019.微生物学通报二、活性炭对剩余污泥厌氧消化的影响和机制二、活性炭对剩余污泥厌氧消化的影响和机制l 未预处理未预处理污泥污泥+GAC：甲烷减产效果明显l 预处理预处理污泥污泥+GAC：甲烷减产

4、效果减弱 添加GAC抑制剩余污泥甲烷产量，对原污泥室温厌氧消化体系抑制程度最大；GAC的减产抑制效果随消化温度升高而减弱，污泥经预处理后抑制效果亦减弱。室温：室温：16-24中温：中温：361高温：高温：5522.1 活性炭活性炭抑制抑制甲烷累积产量甲烷累积产量l 日产甲烷峰值时间：日产甲烷峰值时间：GAC添加组明显提前；l 产甲烷过程分析：产甲烷过程分析：GAC添加组产甲烷延滞期分别缩短：19.3%，30.6%，28.7%；证据证据 1证据证据 2l 总总VFAs转化速度：转化速度：GAC添加组VFAs消耗速度均加快。证据证据 32.2 活性炭活性炭加快加快预处理污泥产甲烷过程预处理污泥产甲

5、烷过程二、活性炭对剩余污泥厌氧消化的影响和机制二、活性炭对剩余污泥厌氧消化的影响和机制短短链脂肪酸（乙链脂肪酸（乙/丙酸）丙酸）葡萄糖葡萄糖氨氮（以氯化铵计）氨氮（以氯化铵计）l GAC对溶解性有机物，特别是多糖、蛋白质等大分子有机物的非选择性吸附是造成甲烷减产的主要原因。2.3 活性炭活性炭抑制抑制污泥厌氧消化甲烷产量污泥厌氧消化甲烷产量原因解析原因解析二、活性炭对剩余污泥厌氧消化的影响和机制二、活性炭对剩余污泥厌氧消化的影响和机制10987654312Long chain hydrocarbonsPhenolsPhthalatePretreatedsludgeSHPurified SHEx

6、tractions2.4 活性炭活性炭加快加快预处理污泥产甲烷过程预处理污泥产甲烷过程原因解析原因解析二、活性炭对剩余污泥厌氧消化的影响和机制二、活性炭对剩余污泥厌氧消化的影响和机制 反向验证：通过连续培养提升种泥微生物适应能力后，GAC介导的“双重”影响消失；反向验证结果进一步证明GAC加速预处理污泥厌氧消化过程主要来源于吸附净化作用。l Batch 1：双重影响l Batch 2：双重影响效果消失2.4活性炭活性炭加快加快预处理污泥产甲烷过程预处理污泥产甲烷过程原因验证原因验证二、活性炭对剩余污泥厌氧消化的影响和机制二、活性炭对剩余污泥厌氧消化的影响和机制Jiang Qian,et al.