畜禽糞便APBR反應(yīng)器功能菌群結(jié)構(gòu)對(duì)溫度分化的響應(yīng).pdf

1、在畜禽糞便巨大的環(huán)境污染可能性以及化石能源危機(jī)的雙重壓力下，使用畜禽糞便發(fā)酵產(chǎn)沼氣是一種環(huán)保、清潔的新能源生產(chǎn)過(guò)程，沼氣的主要成分是甲烷，其燃燒熱值可以達(dá)到6000～7000kcal/m3，接近天然氣。產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)壓縮提純后，甲烷含量可以達(dá)到97％，完全可以代替天然氣供應(yīng)給居民、工業(yè)以及車輛使用，且在燃燒過(guò)程中釋放的溫室氣體量最少，所以使用發(fā)酵產(chǎn)沼氣是一種可再生的、清潔與高效并存的產(chǎn)能方式，不僅能緩解資源短缺與環(huán)境危機(jī)，還具有較高的經(jīng)

2、濟(jì)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值、生態(tài)效益以及環(huán)境效益。
　　本文為研究畜禽糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣時(shí)，固定床厭氧反應(yīng)器(Anaerobic packedbed reactor，APBR)中的微生物特征和對(duì)溫度變化的響應(yīng)情況，進(jìn)行了以下試驗(yàn):1)牛糞和豬糞連續(xù)交替時(shí)的APBR運(yùn)行效果;2) APBR在升溫和降溫過(guò)程中的運(yùn)行效果;3）高中低溫條件下APBR的負(fù)荷承載響應(yīng)情況;4）溫度變化前后以及負(fù)載響應(yīng)時(shí)的微生物菌群結(jié)構(gòu)變化。
　　牛糞和豬糞連續(xù)交

3、替時(shí)的APBR運(yùn)行效果表明，使用豬糞進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷，比使用牛糞發(fā)酵時(shí)具有更高的運(yùn)行效率，日產(chǎn)氣量較大，抗負(fù)荷緩沖能力強(qiáng)，體系穩(wěn)定速度快，能高效、成功地啟動(dòng)發(fā)酵罐;但pH值波動(dòng)范圍大，罐體易于酸化，而交替成使用牛糞發(fā)酵后，OLR增大到6kg·COD/(m3.d)，也沒(méi)有發(fā)生酸化現(xiàn)象，表明牛糞發(fā)酵時(shí)，各APBR能承受較高的負(fù)荷。
　　APBR在升溫和降溫過(guò)程中的運(yùn)行效果表明，溫度變化的過(guò)程中，溫度越高的APBR具有越高的COD去除

4、率和日總產(chǎn)氣量;不同溫度條件下，各罐都具有較高的產(chǎn)甲烷含量，約為65％;高溫罐COD去除率最高達(dá)到60％，累積產(chǎn)甲烷量為316.6L，是中溫罐的1.30倍，低溫罐的1.56倍。進(jìn)行溫度的階梯式變化時(shí)，微生物菌群處于擾動(dòng)的環(huán)境中，產(chǎn)甲烷菌的活性受到抑制，不能及時(shí)地分解利用所有的VFAs，從而造成少量VFAs的積累。
　　高中低溫條件下APBR的負(fù)荷承載響應(yīng)情況表明，在負(fù)荷承載響應(yīng)過(guò)程中，各罐的產(chǎn)甲烷含量都穩(wěn)定在60％左右，但溫度越高

5、的APBR罐具有越高的日產(chǎn)氣量和COD去除率;高溫罐累積甲烷產(chǎn)量為中溫罐的1.36倍，低溫罐的1.81倍。對(duì)比中溫、低溫和高溫APBR罐，溫度恒定后，增大OLR至6 kg·COD/(m3.d)，VFAs并不會(huì)累積增加，反而會(huì)被消耗以產(chǎn)生更多的甲烷，表明在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，溫度是影響各罐發(fā)酵效率的關(guān)鍵性因素，且溫度越高的罐運(yùn)行效率越高。
　　溫度分化前后以及負(fù)載響應(yīng)時(shí)的微生物結(jié)構(gòu)變化表明，起始點(diǎn)污泥（O點(diǎn)）中，既有廣古菌門中的常見(jiàn)重要

6、產(chǎn)甲烷菌MBT（甲烷桿菌目）、Mst（甲烷鬃菌科）、Msc（甲烷八疊球菌科）和MMB（甲烷微菌目），以及嗜熱菌，也有少部分泉古生菌門，細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)OTUs為梭菌屬(Clostridium)、綠彎菌門(Chloroflexi)、變形菌門(Proteobacteria)和擬桿菌門(Bacteroidetes)，這為后續(xù)各罐的溫度提升和下降提供了理論上的可行性;各罐中，嗜乙酸產(chǎn)甲烷的甲烷鬃毛菌Mst為各罐的優(yōu)勢(shì)菌，能較好地在低溫和中溫環(huán)境中繁殖

7、，但在高溫環(huán)境中迅速衰亡，MST有助于促進(jìn)顆粒污泥的形成，有效地提高APBR反應(yīng)器的發(fā)酵效率，增大負(fù)荷后，各罐的Mst菌群結(jié)構(gòu)也能基本維持穩(wěn)定;MMB與丙酸的平均濃度存在著正相關(guān)的關(guān)系，溫度分化時(shí)，MMB能在中溫條件下進(jìn)行大量的繁殖，負(fù)荷增加時(shí)，低溫和中溫環(huán)境能促進(jìn)反應(yīng)體系的嗜氫產(chǎn)甲烷路徑，而此時(shí)的高溫環(huán)境會(huì)抑制MMB的生長(zhǎng);溫度越低的罐中Msc的數(shù)量越多，且中溫條件下增大一定的負(fù)荷有助于促進(jìn)Msc的生長(zhǎng)繁殖;低溫條件下，細(xì)菌能更好地生