核壳结构促进剂与磁场联用厌氧发酵技术的研究

随着传统化石燃料的不断减少，人们对可再生能源的需求日益增加[1]。生物质作为可再生资源，具有巨大的开发与应用潜力。厌氧发酵是将生物质转化为沼气的一种经济有效的技术[2]。沼气可作为化石燃料的替代品，有助于缓解人们对化石能源的需求[3]。在厌氧发酵系统中引入促进剂或磁场，能够有效改善厌氧发酵性能，增加沼气产量，提高生物降解效益和缩短发酵周期。已有研究报道表明，5 mT磁场能有效提高废水处理中的细菌活性和硝化作用[4]。7 mT磁场能促进细菌生长，增加工业废水中甲醛的去除率[5]。外加磁场可以增强微生物的活性，促进有机物的生物降解。因此，研究磁场对厌氧发酵系统的影响具有重要意义。

西安建筑科技大学云斯宁团队在Bioresource Technology发表“Enhanced anaerobic mono- and co-digestion under mesophilic condition: Focusing on the magnetic field and Ti-sphere core–shell structured additives”。该团队在以养殖废弃物（牛粪）为基质，污泥为接种物的厌氧单发酵系统中，与对照组相比（35 d累积产气量308.30 ml/g VS，TCOD降解率31.68%），5 mT磁场强度下引入核壳结构的钛基促进剂能显著改善发酵系统的性能（35 d累积产气量510.32 ml/g VS，TCOD降解率69.14%）。在以养殖废弃物（牛粪）和食品加工废弃物（芦荟果皮）为基质的厌氧共发酵系统中，与对照组相比（35 d累积产气量366.67 ml/g VS，TCOD降解率51.25%），5 mT磁场强度下引入核壳结构的钛基促进剂35 d累积产气量（498.27ml/g VS）和TCOD降解率（78.25%）显著提高。磁场可以改善有机物的降解，增强厌氧发酵系统的性能，从而提高TCOD降解率。同时，磁场和钛基核壳结构促进剂降低了厌氧单发酵和共发酵系统中有机物的热降解质量损失，提高了发酵沼渣沼液的稳定性。