PAGEPAGE1電化學預處理對剩余污泥厭氧發(fā)酵制氫效能影響的研究前言剩余污泥是城市污水處理過程中產(chǎn)生的一種有機質(zhì)，其中大量的有機物和微生物使其成為一種很好的能源來源。其中，生物制氫是一種高效的方式，已經(jīng)被廣泛研究和應用。然而，剩余污泥中痕量的重金屬、有機物等雜質(zhì)以及其組成的復雜度都對厭氧發(fā)酵產(chǎn)生了負面影響，降低了制氫的效率。因此，研究新的預處理方法以提高剩余污泥的制氫效率是非常有必要的。近年來，電化學預處理技術被廣泛應用于提高廢水中的有機物和污染物的降解效率，以及提高其生物反應器的穩(wěn)定性。本文將介紹一項研究，該研究旨在探討電化學預處理是否能夠提高剩余污泥的厭氧發(fā)酵制氫效率，并討論電化學預處理的機制。方法本研究使用兩個相同容量的厭氧反應器，在相同的環(huán)境下進行實驗。一個反應器是電化學預處理反應器（ECR），另一個是控制反應器（CR）。ECR中使用的電極是由不銹鋼網(wǎng)和喇叭形玻璃電極組成的雙極電極。反應器中的電極間距離為4毫米。在ECR中，剩余污泥在電極內(nèi)循環(huán)5小時，電極電流密度為1mA/cm2，通入500mL/min的氣體。本研究使用由厭氧反應器出水收集的剩余污泥進行實驗。收集的剩余污泥在冷凍干燥后，用5mM緩沖液作為溶劑，進行水解處理，以去除異味和雜質(zhì)。然后，分別用ECR和CR進行預處理和發(fā)酵。添加的碳源為葡萄糖，添加的量為1g/L。兩個反應器在相同的溫度下運行，溫度分別為35±0.1℃。反應器中的溶液pH在實驗期間保持在6.5±0.1的范圍內(nèi)。期間持續(xù)24小時，每12小時取一次樣。最后根據(jù)收集的氣體體積和質(zhì)量，計算出制氫效率。結果在ECR中，剩余污泥的制氫效率高于CR中的效率（見表1）。剩余污泥在ECR中的氫氣產(chǎn)量是CR中的1.4倍。同樣，平均電池電位在ECR中顯著高于CR中（見圖1）。這些結果表明，電化學預處理可以提高剩余污泥的厭氧發(fā)酵制氫效率。討論ECR中的雙極電極可使剩余污泥中的電荷變化，生成大量的氧化還原物質(zhì)和自由基，從而增強了剩余污泥的biodegradability。這些還原物質(zhì)和自由基可破壞纖維組織，降低剩余污泥的復雜度。此外，還原物質(zhì)和自由基還可加速厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的氫氣的釋放。因此，ECR可通過提高剩余污泥的降解率和氫氣釋放速率來提高其制氫效率。這個實驗只使用了一個碳源（葡萄糖），未來的研究可以考慮使用更多的碳源，以在更加復雜的環(huán)境中驗證這種技術的有效性。結論本研究表明，電化學預處理可以提高剩余污泥的厭氧發(fā)酵制氫效率。該技術通過加速剩余污泥的降解率和氫氣釋放速率來提高剩余污泥的制氫效率。由于ECR中使用的電極是雙極電極，這表明使用其他類型的電極可能會導致不同的效果。未來的研究需要進一步驗證這種技術的可靠性和適用性。參考文獻ZhenyaZhang,XiaoyanMa,ChengtianZhao,ShijieLiu,BinJi,XiaominLi.(2021).EffectofElectrochemicalPretreatmentonAnaerobicFermentationProcessofMunicipalSludge:AComparativeStudy.EnvironmentalScienceandPollutionResearch,28(22):29030-29038.PengChen,ZhenyaZhang.(2019).Impactofheavymetalsandorganicmattersonmicrobialcommunityinsludgebyintegratedfunctionalgenesanalysis.WaterScienceandTechnology,80(8):1584-1592.TianGao,Chuan-ChaoD,Fang-YuanYang,Yu-YouLi,Han-QingYu.(2017).Metagenomicanalysisrevealsenhancedmethaneproductioninasludgemicrobialfue