Fe3O4NPs对模拟大豆蛋白废水厌氧产甲烷的影响及动力学分析

蔡晓阳，唐仁士，张艳萍

(北京工商大学 轻工科学技术学院，北京，100048)

近年来，随着大豆蛋白食品加工行业在我国的迅速发展，生产企业所排放的高浓度大豆蛋白废水水量也在迅速增加。据统计，全国每日约产生大豆蛋白废水10万t以上[1]。大豆蛋白废水是一类富含高浓度有机物，成分以可溶性蛋白质和碳水化合物为主，具有较高化学需氧量(chemical oxygen demand，COD)和氮、磷含量[2-4]的食品类废水。因其生化需氧量(biochemical oxygen demand)和化学需氧量比值(BOD5/COD)在0.4以上，生化性能较好，适合生物处理。作为生物处理技术之一的厌氧发酵技术，在利用厌氧微生物处理有机污染物的同时，可以产生如甲烷、氢气等清洁能源，是使废水资源化、无害化的重要手段。目前，针对大豆蛋白废水厌氧处理的研究主要侧重于厌氧体系的稳定性以及废水中COD的去除[5-6]，对该类废水厌氧发酵产气性能和产甲烷潜力关注较少。

Fe是参与产甲烷菌代谢活动最重要的微量元素之一，向厌氧发酵体系中加入不同形态和价态的Fe以提高系统沼气和甲烷产量一直是厌氧发酵领域的研究热点[7]。MENG等[8]将Fe0添加到以牛粪为底物的厌氧反应器后，沼气产量提高了11.8%，甲烷含量超过了60%；马素丽等[9]向太湖蓝藻厌氧发酵过程中添加适量的Fe2+，甲烷产量明显提高。纳米Fe3O4，(Fe3O4nanoparticles，Fe3O4NPs)具有八面体反尖晶结构，粒径较小，比表面积大，因其易于制备，具有稳定的催化、吸附性能，导电性强，被广泛应用于污水处理中，并发挥了巨大作用[10-11]。贾通通等[12]将Fe3O4NPs投加到污泥消化液中，发现其强化了产甲烷菌对乙酸的利用。……