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基于仿生学的一体式两相厌氧反应器的运行研究

习佳兴 李来庆 傅雪梅 郝鑫 郑明霞 张进忠

习佳兴, 李来庆, 傅雪梅, 郝鑫, 郑明霞, 张进忠. 基于仿生学的一体式两相厌氧反应器的运行研究[J]. 环境科学研究.
引用本文: 习佳兴, 李来庆, 傅雪梅, 郝鑫, 郑明霞, 张进忠. 基于仿生学的一体式两相厌氧反应器的运行研究[J]. 环境科学研究.
The performance of an integrated two-phase anaerobic reactor based on bionics[J]. Research of Environmental Sciences.
Citation: The performance of an integrated two-phase anaerobic reactor based on bionics[J]. Research of Environmental Sciences.

基于仿生学的一体式两相厌氧反应器的运行研究

The performance of an integrated two-phase anaerobic reactor based on bionics

Funds: National Key R&D Program of China
  • 摘要: 反刍动物瘤胃对纤维素类物质具有强大的消化功能,在厌氧发酵领域备受关注。基于仿生学的原理,设计了一体式两相新型厌氧反应器,并以秸秆、猪粪和河道底泥为底物进行干式共发酵,研究了该反应器的水解酸化和产甲烷性能。结果表明,反应器在1~9 d的产气速率快,期间单位体积累积产气量增长速率为366.87 mL/(L·d),最快产气速率22.3 mL/(gVS·d);发酵过程累积产气量为0.13 L/g挥发性固体;发酵过程中pH在7.3~8.2间变化,pH与挥发性脂肪酸(VFAs)浓度整体上呈现相反的变化趋势,反应器内未发现氨抑制现象;在第1~21 d,主反应室产生的溶解性化学需氧量(SCOD)在次反应室中被充分利用,实现了水解过程和水解产物利用过程的分离;厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是反应器中最丰富的两个菌门,均具有水解和产酸能力。基于瘤胃设计的反应器既具有不同水解程度底物分层和持续吸收VFAs的效果,又有上部水解和产酸、下部产甲烷的一体式两相厌氧发酵效果。该反应器可有效延长固体物质的停留时间,提高底物的水解酸化效率,减少反应器内局部酸抑制现象的发生。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-17
  • 录用日期:  2022-12-26
  • 修回日期:  2022-12-15
  • 网络出版日期:  2022-12-27

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