电解质浓度对铁阳极介导的污泥发酵液产氢及蓝铁矿生成效能的影响

作者：刘芝宏^*; 殷霄云; 邢剑波; 郭政通; 赵婷; 岳秀萍; 周爱娟

来源：中国环境科学, 2023, 1-10.

DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20230220.002

• 电解质
• 铁阳极
• 剩余污泥
• 电发酵
• 氢气
• 蓝铁矿

近年来，蓝铁矿结晶法回收污泥中磷由于其操作简单、回收率高等优点成为极具潜力的磷回收方法.基于剩余污泥的资源属性，本研究创新地构建了铁阳极介导的新型微生物电发酵体系，以氯化钠为电解质，探究了不同电解质浓度(10 mmol/L，30 mmol/L和60 mmol/L)对污泥发酵模拟液同步产氢及蓝铁矿生成效能的影响.结果表明，10 mmol/L条件下，氢气产量达到峰值((387.8±14.2) mL)，相比30 mmol/L组((312.2±18.6) mL)和60 mmol/L组((100.3±10.4) mL)分别提升23.5%和286.6%，短链挥发性脂肪酸(SCFAs)利用率达81.2%，均高于其他各组.各组溶解性磷酸盐在电发酵3天内实现完全去除，10 mmol/L体系中Fe2+占比达77.6%，并随电解质浓度升高而降低.扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射仪技术(XRD)表征发现，体系内沉淀以蓝铁矿结晶为主，且结晶度与电解质浓度呈负相关.低电解质浓度提升了体系生物膜的充放电性能，10 mM条件下，生物阴极微生物主要以电化学活性菌(EAB)和厌氧发酵菌为主，累积丰度达22.10%和42.37%，异化铁还原菌(如Bacteroides、Pseudomonas和Sphingomonas)占比达9.17%.本研究为污泥资源能源化利用与回收提供了一个新的思路.

• 单位
  环境科学与工程学院; 太原理工大学