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微纳米气泡在厌氧消化中的应用研究进展

2023-10-07奚永兰王成成叶小梅刘洋贾昭炎曹春晖韩挺张应鹏田雨

化工进展 2023年8期

奚永兰,王成成,叶小梅,刘洋,贾昭炎,曹春晖,韩挺,4,张应鹏,4,田雨

(1 江苏大学农业工程学院,江苏 镇江 212013;2 江苏省农业科学院,江苏 南京 210014;3 农业农村部种养结合重点实验室,江苏 南京 210014;4 农业农村部农村可再生能源华东科学观测实验站,江苏 南京 210014;5 南京卫岗乳业有限公司,江苏 南京 210014)

厌氧消化(AD)是利用微生物在厌氧条件下降解有机物并生产可再生能源沼气的过程[1]。AD具有过程可控、易操作、运行成本低和发酵产物可再利用等优点,是处理有机废物的关键技术[2]。AD包含了水解、产酸、产乙酸和产甲烷四个连续的阶段[3],其中水解和产甲烷阶段通常被认为是限速步骤[4-6]。由于发酵底物的复杂性,AD 常出现资源转化率低、反应速度慢、反应过程受到抑制等问题。因此,进一步改善AD效率并提高甲烷产量成为了人们研究的热点问题[7-8]。除了通过共消化和优化操作参数来提高AD性能外,原料预处理以及使用添加剂也能增加AD 过程的沼气产量[9]。预处理可以促进有机物的水解,然而由于需要额外的能源或化学品,预处理通常会导致更高的成本[10]。添加剂通过补充营养物质、充当电子载体、吸收氨氮、吸附重金属、去除H2S 和强化微生物来提高沼气产量[11]。然而,由于其经济不确定性和风险,其在大规模工厂中的应用仍然较少[12]。微纳米气泡(micro/nano bubbles,MNBs)作为一种新型添加剂,近年来已被用于改善AD 过程[8,13]。MNBs 技术因其无毒、低能耗、环保等独特的特点而受到越来越多的关注。

MNBs 包含了微气泡和纳米气泡,微气泡(MBs)通常表示直径小于100μm 且大于1μm 的气泡,而直径小于1μm 的超细气泡则被称为纳米气泡(NBs)[14]。……

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