颗粒活性炭强化葡萄酒生产废水与剩余污泥厌氧共消化的影响

葡萄酒生产废水和剩余污泥厌氧共消化具有均衡底物营养、缓减毒物抑制和增加菌群多样性等优点。为进一步提高产甲烷效率,研究考察颗粒活性炭(5~20 g·L⁻¹)对中温(35±1) ℃厌氧共消化系统产甲烷性能、微生物活性和微生物群落结构的影响。批次实验结果表明,最佳颗粒活性炭投加量为10 g·L⁻¹,相应累计产甲烷量可达283.9 mL·g⁻¹(以VS计),比空白组高41.3%,GAC主要通过刺激污泥胞外聚合物分泌和有机物降解提高累积产甲烷量。
在GAC投加量为10 g·L⁻¹下,运行80 d的半连续运行实验中发现,稳定期间共消化产甲烷速率为(293.9±3.3) mL·(g·d)⁻¹ (以TCOD计),最大比产甲烷活性为119.4 mL·(g·d)⁻¹ (以VSS计),辅酶F₄₂₀含量和电子传递活性相比未添加GAC分别提高了29.5%和16.7%,并且GAC可通过加速丙酸和丁酸降解和调节pH等途径提高系统稳定性能。此外,GAC促进了互营VFAs氧化细菌Syntrophomonas和具有胞外电子传递功能细菌Pseudomonas和Desulfovibrio的丰度,以及可作为电子受体参与直接种间电子转移的产甲烷菌Methanobacterium的丰度,从而强化了细菌和产甲烷菌的种间电子传递,提高有机物代谢速率。以上结果表明,添加GAC可有效提高葡萄酒生产废水和剩余污泥的共消化性能,提高整个消化系统的处理效率。