沸石能成功地幫助厭氧消化,因為它具有固定微生物和去除銨的能力。它可用于去除動物糞便中的甲烷,從而降低廢物處理成本。
厭氧消化是一種生物過程,其中微生物在沒有氧氣的情況下分解可生物降解的材料。這一過程的成果之一是沼氣(例如甲烷),它是通過有機材料的發酵產生的。
由于在其晶體結構中存在鈉、鈣和鎂陽離子,沸石顆粒廣泛用作離子交換劑,用于在厭氧消化中去除銨。該特性的一個實際應用是在處理含有高濃度氮化合物的廢水(包括雞糞和家畜糞便)時提高厭氧工藝性能。同時,沸石具有很強的金屬吸附能力,這種特性有助于去除有毒物質,這些物質會抑制負責厭氧消化過程的微生物。
幾項研究發現,天然沸石在厭氧消化過程中提供成功的微生物支持,因為它:微生物固定化能力強;改善氨/銨離子平衡的能力;能夠減少溶液中的氨和銨離子;沸石作為沼氣過程中的載體。
Weiss檢查了活化的斜發沸石作為參與沼氣過程的微生物載體的定殖。1.0-2.5毫米的沸石顆粒尺寸在草青貯飼料沼氣生產過程中被引入厭氧實驗室分批培養物和生物反應器。經過5-84天的潛伏期后,研究人員看到了沸石表面的定殖。細菌片段的單鏈構象多態性(SSCP)分析證實,種群更喜歡沸石作為操作環境。此外,固定在沸石上的群體在滅菌污泥中再孵育后顯示出明顯的水解酶活性。
研究人員發現,厭氧過程可有效減少豬糞和牛糞中的有機物。此外,在此過程中收集的甲烷氣體有可能顯著降低廢物處理成本。Milan的一項實驗研究了天然沸石濃度對豬排泄物厭氧消化的影響。在27-30攝氏度的溫度下進行的分批實驗中使用了0.2-10g/l廢水范圍內的沸石劑量。添加2-4g/l的沸石劑量有利于厭氧消化過程,并在超過6g/l的劑量下受到抑制。對此觀察結果的一種解釋是,大量沸石會增加介質的粘度,從而去除微生物所需的可用液體。然而,Borja的一項研究使用間歇式反應器將生物質固定在天然沸石上,檢查了牛糞的厭氧消化。研究人員觀察到,由于氨氮的積累,甲烷產量會大大減少。然而,沸石消化器的使用支持離子交換,這導致系統中氨的減少。沸石消化器的甲烷產量比不含沸石的消化器高5倍。