Addition of nanoscale zero valent iron (NZVI) to anaerobic batch reactors to enhance methanogenic activity is described. Two NZVI systems were tested: a commercially available NZVI (cNZVI) slurry and a freshly synthesized NZVI (sNZVI) suspension that was prepared immediately before addition to the reactors. In both systems, the addition of NZVI increased pH and decreased oxidation/reduction potential compared with unamended control reactors. Biodegradation of a model brewery wastewater was enhanced as indicated by an increase in chemical oxygen demand removal with both sNZVI and cNZVI amendments at all concentrations tested (1.25-5.0 g Fe/L). Methane production increased for all NZVI-amended bioreactors, with a maximum increase of 28% achieved on the addition of 2.5 and 5.0 g/L cNZVI. Addition of bulk zero-valent iron resulted in only a 5% increase in methane, indicating the advantage of using the nanoscale particles. NZVI amendments further improved produced biogas by decreasing the amount of CO2 released from the bioreactor by approximately 58%. Overall, addition of cNZVI proved more beneficial than the sNZVI at equal iron concentrations, due to decreased colloidal stability and larger effective particle size of sNZVI. Although some have reported cytotoxicity of NZVI to anaerobic microorganisms, work presented here suggests that NZVI of a certain particle size and reactivity can serve as an amendment to anaerobic digesters to enhance degradation and increase the value of the produced biogas, yielding a more energy-efficient anaerobic method for wastewater treatment.

中文翻译：

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从纳米零价铁改良厌氧生物反应器提高沼气生产

描述了将纳米零价铁 (NZVI) 添加到厌氧间歇反应器以提高产甲烷活性。测试了两种 NZVI 系统：市售的 NZVI (cNZVI) 浆液和新合成的 NZVI (sNZVI) 悬浮液，该悬浮液在加入反应器之前立即制备。在这两个系统中，与未修改的对照反应器相比，NZVI 的添加提高了 pH 值并降低了氧化/还原电位。如在所有测试浓度（1.25-5.0 g Fe/L）下使用 sNZVI 和 cNZVI 修正物的化学需氧量去除增加所表明的，模型啤酒废水的生物降解得到增强。所有经 NZVI 修改的生物反应器的甲烷产量均有所增加，添加 2.5 和 5.0 g/L cNZVI 后，甲烷产量最高增加了 28%。添加大量零价铁导致甲烷仅增加 5%，表明使用纳米级颗粒的优势。NZVI 修正案通过将生物反应器释放的 CO2 量减少约 58%，进一步改善了沼气生产。总的来说，在相同的铁浓度下，添加 cNZVI 比 sNZVI 更有益，因为 sNZVI 的胶体稳定性降低，有效粒径更大。尽管一些人报告了 NZVI 对厌氧微生物的细胞毒性，但这里提出的工作表明，具有一定粒径和反应性的 NZVI 可以作为厌氧消化器的改良剂，以增强降解并增加产生的沼气的价值，从而产生更节能的沼气。废水处理厌氧法。表明使用纳米级颗粒的优势。NZVI 修正案通过将生物反应器释放的 CO2 量减少约 58%，进一步改善了沼气生产。总的来说，在相同的铁浓度下，添加 cNZVI 比 sNZVI 更有益，因为 sNZVI 的胶体稳定性降低，有效粒径更大。尽管一些人报告了 NZVI 对厌氧微生物的细胞毒性，但这里提出的工作表明，具有一定粒径和反应性的 NZVI 可以作为厌氧消化器的改良剂，以增强降解并增加产生的沼气的价值，从而产生更节能的沼气。废水处理厌氧法。表明使用纳米级颗粒的优势。NZVI 修正案通过将生物反应器释放的 CO2 量减少约 58%，进一步改善了沼气生产。总的来说，在相同的铁浓度下，添加 cNZVI 比 sNZVI 更有益，因为 sNZVI 的胶体稳定性降低，有效粒径更大。虽然一些人报告了 NZVI 对厌氧微生物的细胞毒性，但这里提出的工作表明，具有一定粒径和反应性的 NZVI 可以作为厌氧消化器的改良剂，以增强降解并增加产生的沼气的价值，从而产生更节能的沼气。废水处理厌氧法。NZVI 修正案通过将生物反应器释放的 CO2 量减少约 58%，进一步改善了沼气生产。总的来说，在相同的铁浓度下，添加 cNZVI 比 sNZVI 更有益，因为 sNZVI 的胶体稳定性降低，有效粒径更大。尽管一些人报告了 NZVI 对厌氧微生物的细胞毒性，但这里提出的工作表明，具有一定粒径和反应性的 NZVI 可以作为厌氧消化器的改良剂，以增强降解并增加产生的沼气的价值，从而产生更节能的沼气。废水处理厌氧法。NZVI 修正案通过将生物反应器释放的 CO2 量减少约 58%，进一步改善了沼气生产。总体而言，在同等铁浓度下，添加 cNZVI 比 sNZVI 更有益，因为 sNZVI 的胶体稳定性降低，有效粒径更大。尽管一些人报告了 NZVI 对厌氧微生物的细胞毒性，但这里提出的工作表明，具有一定粒径和反应性的 NZVI 可以作为厌氧消化器的改良剂，以增强降解并增加产生的沼气的价值，从而产生更节能的沼气。废水处理厌氧法。