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污泥炭强化微生物电解池提高污泥厌氧消化甲烷产率与系统稳定性
引用本文:袁志强,尹常凯,徐佳佳,李超,沈雁文,朱南文.污泥炭强化微生物电解池提高污泥厌氧消化甲烷产率与系统稳定性[J].环境工程学报,2022,16(1):253-263.
作者姓名:袁志强  尹常凯  徐佳佳  李超  沈雁文  朱南文
作者单位:上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;湖南碧臣环境能源有限公司,长沙410100;上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;湖南碧臣环境能源有限公司,长沙410100
摘    要:投加污泥炭可有效改善利用微生物电解池厌氧消化(MEC-AD)甲烷产率偏低的问题,但其对MEC-AD体系的长期影响仍未知.研究了不同运行条件(外加电压、有机负荷率OLR)下,污泥炭对MEC-AD在连续进料运行模式下产甲烷效能的提高.首先,基于甲烷产率、电流密度等指标,确定最佳外加电压为1.5 V;然后,在相同外加电压(1.5 V)、不同OLR的条件下,比较了对照组(ME1.5)和投加污泥炭的实验组(MEBC1.5)的产甲烷和系统稳定性,OLR通过水力停留时间(HRT)控制.结果 表明,当HRT从10d逐步缩短至2.5 d,ME1.5与MEBC1.5的甲烷产率呈现先上升后下降的变化趋势,且MEBC1.5的甲烷产率始终高于ME1.5.这表明污泥炭在不同OLR运行条件下均可改善甲烷产率.微生物群落多样性分析结果表明,对比ME1.5与MEBC1.5,投加污泥炭使得生物阴极优势菌属Coprothermobacter、Fervidobacterium、Bellilinea、Methanosarcina的相对丰度分别增加了34.1%、186.6%、130.5%、9.5%.KEGG通路分析结果表明,MEBC1.5中乙酸裂解途径和H2还原CO2途径产甲烷代谢过程相关基因的丰度均有所提高.本研究结果可为污泥炭强化市政污泥MEC-AD产甲烷效能和相关的微生物机制提供参考.

关 键 词:污泥基生物炭  微生物电解池  厌氧消化  剩余污泥  生物甲烷  宏基因组学

Sludge-derived biochar enhanced microbial electrolysis cell for improving biomethane productivity and system stability in anaerobic digestion of waste activated sludge
YUAN Zhiqiang,YIN Changkai,XU Jiajia,LI Chao,SHEN Yanwen,ZHU Nanwen.Sludge-derived biochar enhanced microbial electrolysis cell for improving biomethane productivity and system stability in anaerobic digestion of waste activated sludge[J].Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control,2022,16(1):253-263.
Authors:YUAN Zhiqiang  YIN Changkai  XU Jiajia  LI Chao  SHEN Yanwen  ZHU Nanwen
Abstract:
Keywords:
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