基于针铁矿强化乙酸产甲烷过程的ADM1模型修正与模拟研究

作者：刘慧敏; 王进; 张勋; 钟成; 岳正波^*

来源：环境科学研究, 2020, 33(02): 455-464.

DOI：10.13198/j.issn.1001-6929.2019.04.12

• ADM1模型
• 互营乙酸氧化(SAO)
• 直接种间电子传递(DIET)
• 甲烷
• 针铁矿

为探究针铁矿对乙酸产甲烷途径的调控作用,利用ADM1模型(厌氧消化1号模型)对添加针铁矿的产甲烷过程进行模拟研究.首先引入氧化还原介质作为新变量,模拟SAO (syntrophic acetate oxidation,互营乙酸氧化)过程中的种间电子转移,进而建立包含DIET (direct interspecies electron transfer,直接种间电子传递)产甲烷过程的ADM1修正模型,最后利用该模型对各产甲烷途径的贡献进行评价.结果表明:①c(乙酸)分别为12和20 mmol/L时,添加40～2 000 mg/L针铁矿明显提高了乙酸体系的产甲烷速率.②修正的ADM1模型能够有效地模拟针铁矿强化乙酸产甲烷过程.③12、20 mmol/L乙酸体系的敏感性参数kmXst(最大比乙酸氧化速率)校准值分别从1.02、1.46升至1.76、2.03,kmDIET(最大比电子消耗速率)校准值分别从0.78、1.48升至2.44、3.99,表明添加针铁矿提高了互营体系的种间电子传递速率.修正的ADM1模型对各产甲烷途径贡献的计算结果显示,针铁矿对DIET过程的强化作用与其添加量呈正相关,添加2 000 mg/L针铁矿试验组〔c(乙酸)为12 mmol/L〕中DIET和SAO产甲烷的贡献率相比对照组分别提升了117.99%和130.73%.研究显示,修正的ADM1模型能够有效地模拟针铁矿对乙酸产甲烷过程的强化作用,并且能用于评价各产甲烷途径的贡献.

• 单位
  合肥工业大学