摘要
酿酒业是中国传统且最具有特色的行业之一。随着国内消费水平的提高，白酒的需求量日益增加，白酒酿造过程中产生的有机废水量也不断增加。上述废水若未经处理排放到水体和土壤中，不仅会对环境造成污染，也会造成宝贵的资源浪费。在处理高浓度有机废水的技术中，厌氧消化（AD）生物处理技术由于耗能低、产泥少以及回收清洁能源（甲烷）等优点成为一种广泛的废水处理方法，但是它面对高负荷以及复杂的有机废水，同样面临着产气低等难题。因此，如何提高厌氧消化过程中甲烷的产量和COD的降解效率是目前研究的重点。 生物炭（BC）是一种绿色环保的导电材料，具有廉价易得、比表面积大、官能团丰富等特点，将其应用于白酒废水厌氧消化中来提高甲烷产量和COD去除效率拥有巨大潜力。因此研究BC对白酒废水厌氧消化过程的影响是对白酒废水资源化利用的重要方向。本研究分别探究了松果生物炭（PBC）在白酒废水厌氧消化过程中的作用和生物炭负载纳米零价铁对白酒废水厌氧消化过程的影响，最后研究了PBC在厌氧消化过程中的持续作用。主要结论如下: （1）投加不同用量的PBC,探究其对白酒废水厌氧消化过程的影响，结果表明:PBC的投加量为2.5mg/L时累计甲烷产量和RA达到最大值,分别为521.2mL和82.6％,动力学模型拟合结果表明PBC能够缩短滞后期。与对照组相比，PBC可以抑制VFA（挥发性脂肪酸）的积累;提高COD降解率;对氨氮有一定的吸附作用;可以促进微生物分泌腐殖酸，并且能够提高污泥的电子传递体系活性（ETS）和电导率，明显提高Geobacter、Methanosaeta和Methanosarcina的相对丰度，随机森林分析得出latescibacteria、chlamydiae和calditrichaeota菌群为关键微生物。通过表征分析，PBC中的碱性官能团和CaCO3能够溶于水;芳香结构的官能团参与了厌氧消化过程。 （2）投加松果生物炭负载纳米零价铁复合材料（nZVI-PBC）,探究其对白酒废水厌氧消化过程的影响，结果表明:经过SEM、EDS、XRD、BET和FT-IR表征手段分析，证明了纳米零价铁（nZVI）成功地负载到PBC上。与对照组和PBC实验组相比，添加nZVI-PBC可以提高甲烷产气量。一级动力学分析表明nZVI-PBC能够促进废水的水解过程，Gompertz模型模拟结果表明添加nZVI-PBC不仅提高了甲烷生产潜力，而且缩短了滞后期。nZVI-PBC可以降低VFA的积累、提高COD降解率、对氨氮有一定的吸附作用。nZVI-PBC能够提高辅酶F420的荧光强度。添加nZVI-PBC后，污泥的ETS活性分别提高了9.6％和28.0％,电导率分别提高了6.6％和16.5％,同时有利于细菌中Chloroflexi、Acidobacteriota、Caldiserica和Methanosaeta的富集。通过XRD和FT-IR分析可知负载在PBC上的nZVI和碱性官能团溶出，且nZVI-PBC结构发生变化。 （3）投加PBC,探究其对白酒废水厌氧消化过程持久作用的影响，结果表明:在PBC的作用下实际白酒废水厌氧消化的效果优于以单独葡萄糖为碳源的模拟废水。PBC可以提高厌氧消化过程中的甲烷产量，但不能持续作用。投加PBC可以提高pH值、COD的降解率、避免VFA的积累，但PBC的促进效果逐渐减弱，不断更新厌氧进水,污泥的ETS活性和电导率的值略微降低。
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