集成UASB厌氧消化与TBR生物甲烷化提高土豆加工废水生物甲烷纯度的研究

《Sustainability》：Anaerobic Treatment of Potato Processing Wastewater in an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor and Ex Situ Biomethanation in a Trickle Bed Reactor

　　

摘要

厌氧消化能够实现有机废物处理与可再生能源生产的同步进行。然而，沼气中存在的二氧化碳限制了其热值，并阻碍了其直接作为燃料使用，因此需要进行提纯处理。本研究探讨了一种集成方法，将 12 升上流式厌氧污泥床（UASB）反应器中土豆加工废水的厌氧处理与滴滤床反应器（TBR）中的异位生物甲烷化相结合。UASB 反应器在不同水力停留时间（HRT）和有机负荷率（OLR）下运行了 170 天，随后使用绿氢以及代表 UASB 产生沼气组成的合成 CH₄/CO₂ 气体混合物，在 TBR 中评估了异位生物甲烷化效果。在有机负荷率为 3.5 g COD L^?1 d^?1、水力停留时间为 1.2 天时，UASB 反应器达到了 14.5 ± 3.2 L d^?1 的最大沼气产率，甲烷含量为 74.5 ± 2.1%。随后在 TBR 中进行的生物甲烷化将生物甲烷纯度提高到了 98.1%，证明了通过氢营养型甲烷生成有效地转化了二氧化碳。使用厌氧消化模型 1（ADM1）进一步评估了工艺性能，为反应器的运行和稳定性提供了机制洞察。结果表明，将 UASB 处理与随后的 TBR 生物甲烷化相结合，能够提高碳利用率和生物甲烷质量，为工业废水的能源回收提供了一条可持续途径。