Fe3O4NPs对模拟大豆蛋白废水厌氧产甲烷的影响及动力学分析

摘要

为了提升大豆蛋白废水厌氧发酵产气性能,通过批式实验探究纳米Fe3O4(Fe3O4nanoparticles,Fe3O4NPs)对模拟大豆蛋白废水厌氧发酵产甲烷的影响,并采用2种不同模型对发酵过程中累积甲烷产量进行动力学分析。结果表明,添加适量的Fe3O4NPs有助于提高大豆蛋白废水厌氧发酵产气量和有机物去除率,促进产甲烷过程。质量浓度为300 mg/L时,累积产气量达到652.12 m L,比对照组提高23.51%,平均甲烷含量为81.63%;可溶性化学需氧量(soluble chemical oxygen demand,SCOD)、生化需氧量(biochemical oxygen demand,BOD5)和蛋白质去除率均最高,分别为89.11%、91.91%和71.52%,甲烷产率达到331.40 m L/g SCOD;添加Fe3O4NPs可以降低厌氧发酵过程中氨氮和总氮浓度。Transference模型和改进的Gompertz模型均可较好地拟合大豆蛋白废水厌氧发酵产甲烷过程,前者拟合度更高(R2>0.96),且Fe3O4NPs质量浓度为300 mg/L时获得的最大甲烷产率为350.84 m L/g SCOD。