餐厨垃圾厌氧系统失衡过程及金属微量元素强化效应研究
餐厨垃圾连续厌氧消化稳定性差,常暴露出丙酸抑制失衡问题.然而,丙酸抑制的发生过程仍不明确.同时,补充微量元素被认为是调控餐厨垃圾厌氧消化性能最有效的策略之一.基于此,本研究分析了逐级提高负荷下餐厨垃圾连续厌氧系统产气性能和工艺稳定性,探究了产甲烷古菌群落结构和生物多样性随系统性能的动态变化,解析了两者之间的交互作用；考察了四种典型微量元素(Fe、Co、Mo、Ni)对厌氧系统长期稳定性的影响,明晰了微量元素诱导下产甲烷古菌群落生态功能的变化规律.结果 表明,餐厨垃圾长期厌氧消化受到了严重的丙酸抑制,缺乏厌氧微生物必需的微量元素是其根本原因.由于餐厨垃圾中微量元素含量极少,伴随进料、出料,系统内微量元素含量不断下降,限制了氢营养性甲烷菌和甲烷八叠球菌属Methanosarcina 的生长和代谢.Methanosaeta 取代Methanosarcina 成为优势甲烷菌属,而氢营养型甲烷菌消失殆尽,同时产甲烷菌群落多样性显著下降,导致产甲烷菌群落功能下降,H2/CO2 产甲烷途径被阻断,氢分压上升引发对丙酸代谢的反馈抑制,导致丙酸累积.添加微量元素的厌氧系统则维持了良好的产气性能和稳定性,刺激优质菌群Methanosarcina 始终优势生长(丰度介于67.2％到87.5％之间)并确保氢营养型甲烷菌丰度(10％左右)保持稳定,同时显著提高产甲烷群落多样性.
厌氧消化 餐厨垃圾 甲烷 微量元素 产甲烷菌群 挥发性脂肪酸抑制
黄霖琳 李润东 张万里
沈阳航空航天大学能源与环境学院,辽宁省清洁能源重点实验室,沈阳 110136
国内会议
成都
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347-355
2021-05-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）