三种不同价态的铁对高含固污泥中温厌氧消化的影响研究

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1、硕士学位论文三种不同价态的铁对高含固污泥中温厌氧消化的影响研究作者姓名王桐屿学科专业环境工程指导教师秦玉洁副教授所在学院环境与能源学院论文提交日期2018年6月Studyonthreedifferentvalencestatesofironinmesophilicanaerobicdigestionofhigh-solidscontentsludgeADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangTongyuSupervisor：Prof.QinYujieSouthChinaUniversityo

2、fTechnologyGuangzhou,China分类号：X705学校代号：10561学号：201520132664华南理工大学硕士学位论文三种不同价态的铁对高含固污泥中温厌氧消化的影响研究作者姓名：王桐屿指导教师姓名、职称：秦玉洁副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：环境工程研究方向：固废处理与资源化利用论文提交日期：2018年6月1日论文答辩日期：2018年6月7日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：石振清教授委员：张小平教授、杨琛教授、周伟家副教授、陈礼敏副教授摘要微量金属元素对微生物生长代谢有很重要的影响，相关研究

3、发现铁元素可以促进厌氧消化过程，但未见其对高含固污泥（含固率处于8~20%之间）厌氧消化的相关系统性报道。本文研究所采用的污泥含固率处于10%左右，首先通过批式实验研究铁碳微电解对高含固污泥厌氧系统的影响作用，并对其机理进行了探讨，其次利用批式实验和连续流搅拌反应器（continuousstirredtankreactor,CSTR）连续流实验，对比性地研究了FeCl3和FeCl2对高含固污泥厌氧消化的影响及机制。主要结果如下:（1）铁碳微电解可以提高污泥厌氧消化产甲烷效果，增强污泥的有机物降解。当Fe/C比例达到10:1时，沼气中的甲烷浓度达到68.8%，污

4、泥中的总化学需氧量（totalchemicaloxygendemand,TCOD）和溶解性化学需氧量（solublechemicaloxygendemand,SCOD）降解率分别达到80.4%和70.2%。（2）投加FeCl3或FeCl2有利于高含固污泥厌氧消化产气和有机物降解。每升污泥中的FeCl3投加量为200mg时甲烷累加产量较对照组提高了28.9%，挥发性固体（volatilesolid,VS）/总固体（totalsolid,TS）降解率达到40.1%；当污泥中的FeCl2投加浓度达到250mg/L时，甲烷累积产气量较对照组提高了6.4%，VS/TS降

5、解率达到58.7%；而当FeCl3和FeCl2浓度过高时，系统均出现抑制现象，投加高浓度的FeCl3抑制现象更明显。因此在本实验设定浓度下，最佳的FeCl3和FeCl2投加浓度分别为200mg/L和250mg/L。投加高浓度FeCl3时，过量的Fe3+发生水解作用会降低了系统的pH值，随着反应的进行，高含固污泥的NH+4-N浓度升高，产甲烷过程逐渐得到恢复。（3）污泥停留时间对高含固污泥厌氧消化的影响比较明显。污泥停留时间越长，有机物降解越彻底；高含固污泥厌氧消化相比于传统污泥的厌氧消化过程对较短的污泥停留时间（10天）有更强的耐受性（4）微生物群落多样性分析

6、得出，高含固污泥厌氧消化系统中投加FeCl3可以提高微生物中厌氧绳菌纲（Anaerolineae）和梭菌纲（Clostridia）的相对丰度，投加FeCl2可以提高微生物中Cloacamonae的相对丰度。投加适宜浓度的FeCl3和FeCl2可以提高产甲烷杆菌属（Methanobacterium）和Methanomassiliicoccus的相对丰度，而过量的FeCl3则会抑制两者的活性。可见，投加适宜浓度的FeCl3或FeCl2有益于改善微生物群落结构，促进产甲烷阶I段过程，而过量的FeCl3则会抑制产甲烷菌的活性。关键词：铁碳微电解；FeCl3；FeCl2

7、；高含固污泥；中温厌氧消化IIAbstractTracemetalelementshaveimportanteffectsonmicrobialgrowthandmetabolism.Manystudiesfoundthatironelementcouldpromotetheanaerobicdigestionprocess.However,therearefewsystemicresearchestoinvestigatetheeffectsofironelementonhigh-solidssludgeanaerobicdigestionprocess,w

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