水環境 | 基於針鐵礦強化乙酸產甲烷過程的ADM1模型修正與模擬研究

2021-02-25 環境科學研究

基於針鐵礦強化乙酸產甲烷過程的ADM1模型修正與模擬研究

劉慧敏, 王進, 張勳, 鍾成, 嶽正波

合肥工業大學資源與環境工程學院, 安徽 合肥 230009

摘要: 為探究針鐵礦對乙酸產甲烷途徑的調控作用,利用ADM1模型(厭氧消化1號模型)對添加針鐵礦的產甲烷過程進行模擬研究.首先引入氧化還原介質作為新變量,模擬SAO(syntrophic acetate oxidation,互營乙酸氧化)過程中的種間電子轉移,進而建立包含DIET(direct interspecies electron transfer,直接種間電子傳遞)產甲烷過程的ADM1修正模型,最後利用該模型對各產甲烷途徑的貢獻進行評價.結果表明:①c(乙酸)分別為12和20 mmol/L時,添加40~2 000 mg/L針鐵礦明顯提高了乙酸體系的產甲烷速率.②修正的ADM1模型能夠有效地模擬針鐵礦強化乙酸產甲烷過程.③12、20 mmol/L乙酸體系的敏感性參數km_Xst(最大比乙酸氧化速率)校準值分別從1.02、1.46升至1.76、2.03,km_DIET(最大比電子消耗速率)校準值分別從0.78、1.48升至2.44、3.99,表明添加針鐵礦提高了互營體系的種間電子傳遞速率.修正的ADM1模型對各產甲烷途徑貢獻的計算結果顯示,針鐵礦對DIET過程的強化作用與其添加量呈正相關,添加2 000 mg/L針鐵礦試驗組[c(乙酸)為12 mmol/L]中DIET和SAO產甲烷的貢獻率相比對照組分別提升了117.99%和130.73%.研究顯示,修正的ADM1模型能夠有效地模擬針鐵礦對乙酸產甲烷過程的強化作用,並且能用於評價各產甲烷途徑的貢獻. 

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