碳热还原铁基生物炭材料(BC-ZVI)对厨余垃圾厌氧消化的影响研究

摘要

提升厨余垃圾厌氧反应器运行稳定性和物料产甲烷潜能是实现生活垃圾资源化利用的关键技术手段。本研究选取赤泥、废铁泥、污水厂污泥和废木料为原料,通过碳热还原法制备得到3种碳热还原铁基生物炭复合材料:碳还原赤泥(BC-ZVI1)、碳还原铁泥(BC-ZVI2)和碳还原芬顿污泥(BC-ZVI3),研究其作为添加剂对厨余垃圾厌氧消化产甲烷的促进作用。结果表明:与同类研究中常见的单独添加生物炭(BC)和零价铁(ZVI)相比,其中两种复合材料添加对厨余垃圾厌氧消化产甲烷具有更为显著的促进作用,BC-ZVI1的促进效果最佳。在有机容积负荷(以VS计)为14.07 g/L,接种比I/S为1:2,BC-ZVI1投加量(以VS计)为0.4 g/g的条件下,BC-ZVI1组甲烷产率(以VS计)达到310.66 mL/g,比甲烷活性(以VS计)达到14.17 mL/(g·d),分别比单独添加BC和ZVI组提高36.57%、51.79%和64.77%、78.91%。BC-ZVI1对体系pH的缓冲、氨氮的去除以及丁酸向乙酸转化的促进作用是其促进厨余垃圾厌氧消化产甲烷的主要原因。