隨著城市化進(jìn)程加快, 市政污水處理廠建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大, 產(chǎn)生了越來越多剩余污泥需要合理處理與處置問題.厭氧消化處理剩余污泥, 不僅能有效緩解污泥填埋場地限制問題, 而且通過回收厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的CH4可以實現(xiàn)對污泥蘊含能量的利用.污水處理廠剩余污泥具有高含水率、高熱值和有機(jī)質(zhì)豐富等特點, 理論上可以作為厭氧代謝過程理想底物.但實際應(yīng)用中, 受制于各種因素影響, 剩余污泥高效厭氧發(fā)酵往往難以實現(xiàn).如何提高污泥厭氧消化效率, 對于解決污泥問題意義重大.
以CO2和H2為代謝底物的嗜氫型產(chǎn)甲烷是厭氧過程的重要組成, 該代謝和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過程密切耦合.發(fā)酵細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌形成的“互營”產(chǎn)CH4過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于種間電子傳遞, 種間H2傳遞被視為該過程主要電子傳遞方式.最新研究表明, 互營氧化產(chǎn)甲烷過程也存在種間直接電子傳遞(direct interspecies electron transfer, DIET), 相比于種間H2傳遞, DIET對底物和中間代謝產(chǎn)物的利用更加穩(wěn)定和快速.通過DIET途徑, 產(chǎn)甲烷菌能夠利用H+、e-和CO2直接產(chǎn)CH4, 從而克服種間H2傳遞過程存在的缺點.向厭氧消化系統(tǒng)中投加碳基和金屬納米材料可以強(qiáng)化發(fā)酵細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌之間的DIET, 顆�；钚蕴�(granular activated carbon, GAC)是研究最多的碳基材料, 納米金屬氧化物材料主要為納米磁鐵礦和納米氧化鋅等.目前, 大多數(shù)研究集中在單一材料對產(chǎn)CH4過程的影響, 多種材料的組合作用研究相對較少.
本實驗即是針對剩余污泥厭氧消化效率普遍較低問題, 通過投加GAC和MnO2的方式, 以期利用DIET途徑改善剩余污泥厭氧消化系統(tǒng)效能, 研究投加物對污泥厭氧消化系統(tǒng)揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs)、產(chǎn)CH4效果和微生物活性(包括輔酶F420、細(xì)胞色素C、電子傳遞活性)等的影響, 并分析系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)變化特征, 以期為使用碳基和金屬氧化物材料強(qiáng)化剩余污泥厭氧消化過程的實際應(yīng)用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐.
1 材料與方法
1.1 接種污泥與剩余污泥
接種污泥厭氧顆粒污泥取自實驗室強(qiáng)化循環(huán)厭氧反應(yīng)器(strengthen circulation anaerobic reactor, SCAR), 污泥粒徑范圍為0.6~1.4 mm;剩余污泥(脫水后泥餅, 含水率約為60%)取自上海市松江區(qū)污水處理廠.
將剩余污泥泥餅于60℃低溫干燥24 h后, 用粉碎機(jī)粉碎過篩, 制得粒徑<1 mm的污泥粉末, 根據(jù)需求配制所需濃度泥漿.接種污泥和剩余污泥基本性質(zhì)如表 1所示.
表 1 接種污泥和剩余污泥基本性質(zhì)
1.2 材料制備
本實驗棒狀納米MnO2采用Wang等的方法制備：稱取0.61 g KMnO4溶于78.7 mL的去離子水中, 再加入1.3 mL的HCl(37%);充分溶解后, 將混合溶液轉(zhuǎn)移至100 mL反應(yīng)釜內(nèi), 在140℃的條件下熱處理12 h;待混合液冷卻至室溫后, 用定量濾紙進(jìn)行過濾, 并用去離子水和無水乙醇各清洗3次, 之后在60℃的鼓風(fēng)干燥箱烘干24 h;使用馬弗爐對干燥樣品進(jìn)行煅燒處理, 煅燒溫度自室溫以1℃·min-1的速率升高至500℃, 并在該溫度下保持3 h, 得到的固體顆粒即為α晶型的棒狀納米MnO2.
本實驗GAC材料購買自國藥集團(tuán), GAC的詳細(xì)特征見表 2.
表 2 GAC的特征
1.3 實驗裝置與運行
本實驗反應(yīng)器為有效容積250 mL的玻璃瓶, 頂端設(shè)有取樣口和出氣口各1個, 出氣口連接氣體收集袋.接種污泥和剩余污泥按照體積比1 :4的比例接種到反應(yīng)器內(nèi), 實驗設(shè)置4組, 每組3個平行樣, 其中包括空白組(R0)和實驗組[GAC(R1)、MnO2(R2)和GAC/MnO2(R3)];各反應(yīng)器材料具體添加量見表 3.用0.1 mol·L-1的NaOH調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)pH為6.8~7.2, 并用N2吹脫30 min后密封置于轉(zhuǎn)速130 r·min-1、溫度為(37±1)℃的恒溫振蕩器中運行.每隔2 d取樣測定, 共運行28 d.
表 3 各反應(yīng)器內(nèi)材料添加情況
1.4 分析項目及方法
1.4.1 基本指標(biāo)
MLSS和MLVSS的測定采用標(biāo)準(zhǔn)方法;用排水法測定產(chǎn)氣總量和CH4產(chǎn)量, 測CH4體積之前, 以酚酞為指示劑, 用2 mol·L-1的NaOH吸收酸性氣體(如CO2);CH4和CO2采用氣相色譜(Techcomp GC 7900)法測定;揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)采用氣相色譜(GC-2010 Pro)法測定, 測定前樣品用0.45 μm濾膜過濾并用甲酸(3%)酸化;多糖采用蒽酮-硫酸法測定, 蛋白質(zhì)采用BCA法測定;細(xì)胞色素C(Cyt C)和輔酶F420采用熒光分光光度法測量;錳離子含量采用原子發(fā)射光譜法測量.
1.4.2 電子傳遞活性(INT-ETS)
采用碘硝基氯化四氮唑藍(lán)(INT)法測定微生物電子傳遞活性(INT-ETS)：取0.5 mL混合污泥于10 mL離心管中, 加入0.1 mL 0.2% INT溶液, 在黑暗條件下于搖床反應(yīng)30 min(150 r·min-1, 37℃), 結(jié)束后加入1 mL 37%甲醛溶液停止該反應(yīng), 8 000 g轉(zhuǎn)速下離心5 min, 棄去上清液, 加5 mL甲醇在搖床中反應(yīng)10 min(150 r·min-1, 37℃), 在8 000 g轉(zhuǎn)速下離心5 min, 最后取上清液于485 nm波長處測得其吸光度.沉淀物烘干(105℃)至恒重.
計算公式：
式中, Ai和A0分別代表實驗組和空白組在485 nm處的吸光度, Wi和W0分別代表實驗組和空白組的質(zhì)量.
1.5 DNA提取與高通量測序
本實驗采用高通量測序技術(shù)對污泥樣品進(jìn)行微生物群落分析.污泥樣品用磷酸緩沖溶液溶液清洗2次, 然后在8 000 g轉(zhuǎn)速下離心15 min(4℃), 使用DNA萃取試劑盒(Bioteke Corporation, Beijing, China)提取DNA.分別采用(Arch340F/Arch806R)和(338F/806R)引物對古菌和細(xì)菌的16S rRNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增.經(jīng)過純化和量化處理后, 委托上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進(jìn)行測序分析.
2 結(jié)果與討論
2.1 投加GAC、MnO2和GAC/MnO2對產(chǎn)氣量的影響
GAC和MnO2對厭氧系統(tǒng)產(chǎn)CH4效果影響見圖 1, 其分別反映R0、R1、R2和R3的CH4和CO2累計產(chǎn)生量以及產(chǎn)CH4速率隨時間變化情況.
圖 1 剩余污泥厭氧消化過程累計CH4、CO2氣體產(chǎn)生量和產(chǎn)CH4速率
由圖 1(a)可見, 前14 d, R1的CH4產(chǎn)量與R0無明顯差別, R3的CH4產(chǎn)量提高了18.42%(第6 d);14 d后, R1的CH4產(chǎn)量逐漸高于R0;運行至28 d, 與R0相比, R1和R3的總CH4累積量分別提高了6.15%和3.99%, R2的CH4產(chǎn)量降低了21.25%.圖 1(b)中, 第28 d, 與R0相比, R1和R2的CO2累積產(chǎn)量分別增加了7.14%和1.32%, R3降低了1.06%.在圖 1(c)中, 與R0相比, R1和R3的產(chǎn)CH4速率分別提高了68.18%(第26 d)和51.35%(第4 d), 而R2的產(chǎn)CH4速率基本上均低于R0.
結(jié)果表明, 單純投加GAC和MnO2, 前者促進(jìn)了剩余污泥厭氧消化過程, 但也增加了系統(tǒng)CO2產(chǎn)量, 后者降低了厭氧系統(tǒng)的產(chǎn)CH4效率;聯(lián)合投加GAC/MnO2, 可以緩解單獨投加MnO2對剩余污泥厭氧消化過程的抑制作用, 而且一定時間內(nèi)(前14 d)對剩余污泥厭氧消化過程的促進(jìn)效果優(yōu)于單純投加GAC.投加GAC可以促進(jìn)嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌的代謝, 同時增加CO2的生成, Ryue等在探究GAC對食品垃圾厭氧消化影響中也得到相同結(jié)論.Tian等以葡萄糖為底物, 研究納米MnO2對厭氧系統(tǒng)產(chǎn)CH4效能的影響, 發(fā)現(xiàn)通過Mn4+/Mn2+氧化還原過程釋放的電子可以促進(jìn)嗜氫產(chǎn)甲烷菌將CO2還原成CH4, 從而強(qiáng)化厭氧消化過程, 而本實驗結(jié)果與此恰恰相反;這可能歸咎于剩余污泥組分相對復(fù)雜, Mn2+與剩余污泥中的無機(jī)鹽離子(如磷酸鹽)反應(yīng)生成沉淀, 導(dǎo)致MnO2催化性能失活, 生成的錳鹽沉淀物堵塞了厭氧顆粒污泥代謝通道, 阻隔了產(chǎn)甲烷菌對酸性發(fā)酵產(chǎn)物的充分利用, 從而降低了產(chǎn)CH4效率.投加GAC/MnO2, GAC對錳鹽沉淀物具有良好吸附作用, 可以減緩錳鹽沉淀物對厭氧產(chǎn)CH4代謝通道的阻塞, 同時GAC在MnO2、厭氧微生物和剩余污泥之間具有橋梁作用, 其優(yōu)良導(dǎo)電性促使Mn4+/Mn2+氧化還原過程產(chǎn)生的電子在酸性發(fā)酵過程和CO2還原成CH4中得以利用, 因此R3的累計產(chǎn)CH4量高于R0和R2, 同時累計CO2產(chǎn)量最低.
2.2 投加GAC、MnO2和GAC/MnO2對VFAs、蛋白質(zhì)和多糖的影響
2.2.1 對VFAs的影響
VFAs是厭氧消化過程主要中間代謝產(chǎn)物, 其產(chǎn)生與消耗速率可以用來評價厭氧消化效率[15];圖 2為實驗期間各組反應(yīng)器內(nèi)VFAs(包括乙酸、丙酸、丁酸和戊酸)的變化情況.
圖 2 剩余污泥厭氧消化過程各組反應(yīng)器VFAs的變化
圖 2中, R0、R1、R2和R3反應(yīng)器VFAs濃度在8~10 d時達(dá)到最高, 實驗后期VFAs濃度均降至100 mg·L-1左右.各組反應(yīng)器VFAs在第2 d丁酸含量均較高, 第4 d丁酸含量降低, 而后至第14 d丁酸含量均較高.丁酸在系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)積累是厭氧產(chǎn)CH4受抑制的一個表征, 各組反應(yīng)器在前4 d產(chǎn)生的丁酸均被較快降解, 表明系統(tǒng)存在有效的嗜氫產(chǎn)甲烷過程;6~12 d出現(xiàn)的丁酸積累意味著嗜氫產(chǎn)甲烷過程的受抑制, 14 d后隨著代謝底物的消耗和有機(jī)酸生成速度的減弱, 反應(yīng)器內(nèi)各類有機(jī)酸含量逐漸降低.另外, R1、R2和R3的VFAs濃度在前10 d均高于R0, 單獨或者聯(lián)合投加GAC和MnO2可能對酸性發(fā)酵過程的電子轉(zhuǎn)移有促進(jìn)作用, 同時GAC和GAC/MnO2促進(jìn)了產(chǎn)CH4過程和提高酸化效率.具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
2.2.2 對蛋白質(zhì)和多糖的影響
蛋白質(zhì)和多糖是剩余污泥重要有機(jī)物, 作為厭氧消化的代謝基質(zhì), 其濃度變化可以間接反映厭氧消化速率[17, 18].圖 3為各組反應(yīng)器蛋白質(zhì)和多糖的濃度變化情況.
圖 3 剩余污泥厭氧消化過程中蛋白質(zhì)和多糖濃度變化
由圖 3可見, R0、R1、R2和R3的多糖濃度有著近似的變化趨勢, 在第4 d濃度最高, 而后出現(xiàn)不同程度的波動, 但整體呈下降趨勢;R0和R2蛋白質(zhì)濃度逐漸升高, 第22 d達(dá)到峰值, R3蛋白質(zhì)濃度第4 d最高, 第8 d降到最低, 隨后又逐漸升高.R1和R3中蛋白質(zhì)和多糖濃度均低于R0, 尤其R1中蛋白質(zhì)和多糖濃度均有大幅度降低, 相反R2的蛋白質(zhì)和多糖濃度基本上均高于R0.投加GAC和GAC/MnO2均加速了系統(tǒng)的厭氧消化過程, 相較于R0, R1和R3多糖和蛋白質(zhì)作為代謝底物被更多降解, 濃度也更低;R2由于產(chǎn)CH4過程受到抑制, 導(dǎo)致其蛋白質(zhì)和多糖濃度高于R1和R3.
2.3 投加GAC、MnO2和GAC/MnO2對微生物活性的影響
Cyt C是參與電子傳遞過程的氧化還原蛋白, 與厭氧污泥的微生物活性有關(guān), 互營微生物可以通過Cyt C直接傳遞電子.輔酶F420是產(chǎn)CH4過程的關(guān)鍵輔酶;有關(guān)研究表明CH4的產(chǎn)生與INT-ETS活性呈正相關(guān).為研究投加物對微生物活性影響, 分別測定第14 d和28 d各組反應(yīng)器Cyt C濃度、INT-ETS活性和輔酶F420含量, 具體見圖 4.
由圖 4可見, 第14 d R3的Cyt C濃度為38.21 nmol·L-1, 遠(yuǎn)高于R0, R1的Cyt C濃度也高于R0, 而R2的Cyt C濃度小于R1和R3, 略高于R0, 這表明GAC和GAC/MnO2的投加明顯促進(jìn)了Cyt C的產(chǎn)生.單純投加MnO2, 雖然R2的CH4產(chǎn)量和速率均低于R0, 但R2強(qiáng)化酸性發(fā)酵, 因此R2的Cyt C高于R0.第28 d, 代謝底物匱乏, R1、R2和R3的Cyt C濃度均低于R0.
圖 4 投加不同材料對INT-ETS、輔酶F420和Cyt C的影響
第14 d, 與R0相比, R1、R2和R3的INT-ETS活性和輔酶F420含量均有所增加, 其中R3的INT-ETS活性和輔酶F420含量分別是R0的1.6倍和2.3倍, GAC和MnO2能提高微生物的INT-ETS活性和產(chǎn)甲烷菌關(guān)鍵酶的含量.第28 d, R1、R2和R3的INT-ETS活性和輔酶F420含量均低于R0, 其中R1、R2和R3的INT-ETS活性分別降低了16.05%、31.35%和30.67%;產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因與Cyt C相同.對應(yīng)的R1、R2和R3的產(chǎn)CH4效率均在14 d之前較高, 而在14 d之后CH4產(chǎn)量增長緩慢.總之, 在底物充分和后續(xù)代謝正常進(jìn)行條件下, 投加GAC、MnO2和GAC/MnO2均可以提高微生物活性.
2.4 投加MnO2、GAC/MnO2系統(tǒng)錳離子和磷酸鹽的變化
為進(jìn)一步探究GAC和MnO2影響剩余污泥厭氧消化作用機(jī)制, 實驗期間監(jiān)測了R2和R3反應(yīng)器游離錳離子和磷酸鹽的含量, 具體見圖 5.
圖 5 厭氧消化過程中錳離子和磷酸鹽的釋放
由圖 5(a)可見, R2和R3的錳離子濃度變化趨勢相同, 在2 d內(nèi)迅速增加, 第4 d達(dá)到最大, 之后迅速下降. 14 d后錳離子含量低于1 mg·L-1, 并一直維持在較低水平, 對應(yīng)的R2和R3的產(chǎn)CH4效率也是在第14 d后開始下降.系統(tǒng)錳離子濃度逐步下降可能有以下3種途徑：①隨著酸性發(fā)酵的減弱, 系統(tǒng)pH升高, 抑制了MnO2向Mn2+轉(zhuǎn)化;②錳離子與污泥釋放的磷酸鹽反應(yīng)生成磷酸錳沉淀;③錳離子被活性污泥或GAC吸附.圖 5(b)中, R2和R3磷酸鹽含量逐漸升高, 厭氧發(fā)酵過程剩余污泥儲存的磷不斷釋放, 錳離子與之結(jié)合生成磷酸錳沉淀;R3的錳離子濃度始終低于R2, 符合GAC吸附錳離子的假設(shè).
MnO2是一種半導(dǎo)體, 與一些導(dǎo)電性好的材料共同作用, 可以強(qiáng)化污泥活性[24].GAC作為互營細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌之間的電子傳遞介質(zhì), 不僅可以促進(jìn)功能菌的富集, 還可以促進(jìn)DIET代謝途徑[25].具有良好導(dǎo)電性和吸附性的GAC與作為“催化劑”的MnO2共同作用, 不僅緩解了磷酸錳沉淀對產(chǎn)CH4代謝通道的阻塞, 還克服了MnO2導(dǎo)電性弱的缺點, 與單純投加GAC或MnO2相比, 聯(lián)合投加GAC/MnO2的電子傳遞活性有了較大提高, 它們共同作用提高了剩余污泥厭氧消化效率.
基于顆粒污泥內(nèi)部孔道可能被磷酸錳沉淀堵塞的推測, 對污泥樣品進(jìn)行SEM分析.R0厭氧顆粒污泥的表面呈現(xiàn)多孔、多層結(jié)構(gòu), 可以觀察到清晰的通道孔結(jié)構(gòu)[圖 6(a)和6(b)], 而R2中幾乎沒有觀察到通道[圖 6(c)];R3中盡管有些通道被堵塞, 但其表面仍存在三維多孔結(jié)構(gòu)[圖 6(d)].說明GAC可以將磷酸鹽和錳離子或者生成的磷酸錳沉淀吸附固定, 從而緩解磷酸錳沉淀的產(chǎn)生, 減緩厭氧顆粒污泥的代謝孔道被堵塞.
圖 6 厭氧顆粒污泥的SEM圖像
2.5 厭氧消化污泥的微生物群落分析
為了探究投加GAC和MnO2對反應(yīng)器中微生物群落的影響, 采用高通量測序技術(shù)對各反應(yīng)器中厭氧污泥微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析, 具體見圖 7.
圖 7 反應(yīng)器污泥中微生物細(xì)菌和古菌在門和屬水平的相對豐度
在細(xì)菌門水平分布中, 主要有Firmicutes、Bacteroidetes、Actinobacteria和Chloroflexi等優(yōu)勢菌, 其中Firmicutes門占絕對優(yōu)勢地位, 在4個樣品中的豐度均超過31%[圖 7(a)].加入GAC和MnO2, 這些細(xì)菌始終保持優(yōu)勢地位, 但是其相對豐度有所改變.進(jìn)一步地分析細(xì)菌的屬水平[圖 7(b)], R0的優(yōu)勢菌主要有Petrimonas(7.18%)和Syntrophomonas(7.03%), R2和R3的優(yōu)勢菌有所改變, Bacillus和Syntrophomonas是R2的優(yōu)勢菌, 相對豐度分別為14.69%和10.09%, R3的優(yōu)勢菌為Fonticella(13.67%)和Syntrophomonas(9.76%).Petrimonas是中溫發(fā)酵微生物, 能夠?qū)?fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為乙酸[26].Syntrophomonas是利用丁酸的典型產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌, 可以將丁酸轉(zhuǎn)化為乙酸, 為嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌提供代謝底物.實驗中丁酸的大量產(chǎn)生可能是刺激Syntrophomonas富集的原因之一, 同時Syntrophomonas的富集會促進(jìn)乙酸的積累和嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌Methanosaeta的生長.電活性微生物Geobacter在R0中的相對豐度僅為0.13%, 加入GAC和MnO2后, R1、R2和R3的相對豐度均有所增加.
在古菌門水平分布中, R0的優(yōu)勢菌為Euryarchaeota(64.68%), Euryarchaeota門在R1、R2和R3的相對豐度有大幅度的增加, 分別為95.35%、85.11%和92.77%[圖 7(c)], 產(chǎn)甲烷菌屬于Euryarchaeota門, GAC和MnO2促進(jìn)了產(chǎn)甲烷菌的富集.古菌的屬水平分布如圖 7(d)所示, R0的優(yōu)勢菌屬是Methanobacterium(60.37%), 在GAC和MnO2存在的條件下, 實驗組的優(yōu)勢菌屬發(fā)生了改變, Methanobacterium和Methanosaeta成為了R1、R2和R3的優(yōu)勢菌屬, 其中Methanosaeta在R1、R2和R3的相對豐度從2.31%(R0)分別增加為47.04%、20.83%和31.69%.R2和R3中的Methanobacterium的相對豐度有所增加, 分別為69.81%和61.52%, Methanobacterium在R1中的相對豐度下降為34.65%.Methanobacterium是一種典型嗜氫產(chǎn)甲烷菌, 可以利用H2還原CO2產(chǎn)CH4, 在維持厭氧系統(tǒng)氫分壓方面發(fā)揮著重要作用[27].Methanosaeta屬于典型嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌[28], 能夠?qū)捬醮x中間產(chǎn)物乙酸轉(zhuǎn)化為CH4.投加GAC和MnO2促進(jìn)了乙酸的轉(zhuǎn)化和CO2的還原, 提高了產(chǎn)CH4效率, 降低了CO2產(chǎn)量.另外, GAC和MnO2促進(jìn)了水解酸化, 生成的乙酸可以被富集的嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌Methanosaeta利用.同時, 產(chǎn)甲烷菌Methanosaeta不僅可以利用乙酸生成CH4, 也可以通過DIET途徑產(chǎn)CH4[29].大量的研究都證實GAC的導(dǎo)電性可以促進(jìn)CH4的產(chǎn)生.在GAC體系中, Methanobacterium菌的豐度低于GAC/MnO2, 這表明嗜氫產(chǎn)甲烷菌豐度的增加是由MnO2的存在引起的.Geobacter是目前發(fā)現(xiàn)具有胞外電子傳遞能力的菌屬, 也是能夠與產(chǎn)甲烷菌通過DIET互營代謝合作的細(xì)菌之一.有研究發(fā)現(xiàn)Geobacter可以在GAC孔隙中富集, Methanosaeta在GAC表面富集, GAC可以作為Geobacter和Methanosaeta之間的電子連接促進(jìn)污泥降解和CH4產(chǎn)量[31];這與R1和R3具有更高產(chǎn)CH4效率相一致.
3 結(jié)論
(1) 投加GAC、MnO2和GAC/MnO2, 對剩余污泥厭氧消化系統(tǒng)的產(chǎn)酸發(fā)酵過程均有促進(jìn)作用, 但是對系統(tǒng)產(chǎn)CH4影響不同, 其中投加GAC和GAC/MnO2對系統(tǒng)產(chǎn)CH4過程起到促進(jìn)作用, 而單獨投加MnO2對系統(tǒng)產(chǎn)CH4有抑制作用.
(2) GAC良好的導(dǎo)電性和Mn4+/Mn2+轉(zhuǎn)換的催化劑作用, 提高了酸性發(fā)酵和產(chǎn)CH4過程的種間電子傳遞.但是單獨投加MnO2時, 剩余污泥釋放的磷酸鹽和Mn2+生成沉淀堵塞了厭氧顆粒污泥代謝通道, 造成對系統(tǒng)產(chǎn)CH4代謝的抑制.
(3) 投加GAC和MnO2促進(jìn)乙酸菌Syntrophomonas和產(chǎn)甲烷菌Methanobacterium富集, 進(jìn)而可以改善細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌之間直接或間接的種間電子傳遞, 提高系統(tǒng)厭氧消化效率.(來源：國家環(huán)境保護(hù)紡織工業(yè)污染防治工程技術(shù)中心 作者：楊波)
