依賴于微生物的厭氧消化作用能夠?qū)⒍喾N有機(jī)廢水和固體廢物轉(zhuǎn)化為甲烷、氫氣等清潔能源，是一種環(huán)境友好型的新能源生產(chǎn)途徑，也是目前處理工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物的一個(gè)重要手段，厭氧消化的核心是微生物群，因此，獲得高活性的厭氧消化菌群是有效轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物為能源物質(zhì)的重要保障。生物反應(yīng)器內(nèi)的厭氧消化菌群具有復(fù)雜的組成，通常劃分為3類，即酸化菌群、產(chǎn)氫氣乙酸菌群以及產(chǎn)甲烷菌群，其活性受多種因素影響，包括反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、pH值、水力停留時(shí)間等。Nadarajah等認(rèn)為溫度是厭氧消化菌群的重要影響因子，將影響生物反應(yīng)器內(nèi)的菌群結(jié)構(gòu)、化學(xué)需氧量去除率、出水懸浮固體和污泥指數(shù)等。
通常厭氧消化作用在2個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，即中溫厭氧消化和高溫厭氧消化，良好高溫厭氧菌群在馴化之初，菌源常取自于自然環(huán)境如土壤、河道底泥、牛羊糞便以及常溫活性污泥等。在提升溫度的富集培養(yǎng)過(guò)程中，逐漸形成穩(wěn)定的厭氧消化菌群，研究認(rèn)為，培養(yǎng)溫度改變會(huì)給菌群結(jié)構(gòu)的調(diào)整帶來(lái)新的選擇壓力.溫度轉(zhuǎn)變幅度越大，這種選擇壓力越強(qiáng)烈，并增加菌群結(jié)構(gòu)調(diào)整的幅度.同時(shí)，溫度可能影響菌群變化的周轉(zhuǎn)速率，高的周轉(zhuǎn)速率使菌群更加快速的更換掉不適應(yīng)新溫度的菌群。用分子生物學(xué)的檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高溫的產(chǎn)甲烷古菌可存在于常溫厭氧反應(yīng)器中，反之亦然，而其生物量取決于培養(yǎng)溫度.Ahring探索了高溫厭氧消化過(guò)程溫度變化對(duì)菌群生物量的影響，結(jié)果顯示當(dāng)將一個(gè)連續(xù)攪拌反應(yīng)器的培養(yǎng)溫度從55 ℃提高到65 ℃，細(xì)菌的生物量將有明顯的下降，而古菌的生物量會(huì)有上升，當(dāng)溫度達(dá)到65 ℃時(shí)，氫營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲烷古菌具有明顯的生物活性。
可見，溫度的轉(zhuǎn)變對(duì)厭氧消化菌群結(jié)構(gòu)和功能都有強(qiáng)烈的影響.為了減少溫度對(duì)厭氧消化菌群的沖擊，在厭氧生物反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)通常采用梯度升溫的方法(韓育宏等，2009).本研究則利用37 ℃的中溫厭氧消化菌群直接轉(zhuǎn)入50 ℃培養(yǎng)，并通過(guò)連續(xù)進(jìn)料糖蜜有機(jī)廢水馴化高溫厭氧消化菌群，進(jìn)而考察高溫馴化過(guò)程中菌群結(jié)構(gòu)、多樣性及功能的變化特征.研究結(jié)果對(duì)闡明厭氧發(fā)酵菌群在溫度劇烈變化帶來(lái)的選擇壓力下菌群結(jié)構(gòu)與功能的變化趨勢(shì)，對(duì)改進(jìn)高溫厭氧消化菌群富集方法具有重要意義。
(1)37 ℃培養(yǎng)的中溫厭氧消化產(chǎn)甲烷菌群直接轉(zhuǎn)入50 ℃高溫馴化處理高濃度糖蜜有機(jī)廢水，厭氧消化過(guò)程能夠快速啟動(dòng)并生成甲烷，并在22 d后形成穩(wěn)定的高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷菌群，平均甲烷生成效率為162.5 mL·g-1.穩(wěn)定產(chǎn)氣期間乙酸和丙酸的質(zhì)量濃度分別為25.3和145.3 mg·L-1。
(2)菌群結(jié)構(gòu)及多樣性在高溫馴化過(guò)程中發(fā)生劇烈變化，細(xì)菌強(qiáng)于古菌，并逐漸穩(wěn)定成為以細(xì)菌以及產(chǎn)甲烷古菌為主要優(yōu)勢(shì)菌群的高溫厭氧消化菌群。
(3) 所獲高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷菌群，其產(chǎn)甲烷古菌的總生物量明顯下降，大約為7.6×106拷貝/g活性污泥。
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