启动模式对水稻秸秆厌氧发酵稳定性及产气效率的影响

摘要：

秸秆厌氧发酵是实现农业废弃物能源化利用,支撑农业固碳减排的重要途径.但是,秸秆的高负荷发酵通常会导致系统酸化,影响发酵稳定性.研究以驯化的厌氧污泥为接种物,在不同物料浓度(5％、7％和9％TS)下,研究了一步启动(OSS,one-step startup)和逐级提升启动(SIS,stepwise-increasing startup)两种模式对秸秆中温(35℃)厌氧发酵效率及稳定性的影响.结果表明,两种启动模式均可正常启动秸秆厌氧发酵过程,水解阶段OSS组趋向于丙酸型发酵,但SIS组可维持稳定的乙酸型发酵,丙酸和乙酸降解效率高,挥发性脂肪酸最高累积浓度仅为OSS组的18.4％ ～40.3％.56 d发酵过程中,所有实验组均稳定产甲烷;与OSS组相比,逐级提升启动对较低物料浓度(5％和7％TS)的产气率无显著影响,但9％TS实验组的TS产气率显著提升.高通量测序结果显示,Sphaerochaeta,Proteiniphilum和Bacteroidales是OSS组中的优势细菌,vadinBC27 wastewater-sludge group和Synergis-taceae是SIS组的优势细菌;氢营养型产甲烷菌Methanoculleus秸秆厌氧消化过程中的优势古菌,SIS组存在较高丰度的的脂肪酸互营氧化菌和氢营养型产甲烷菌Methanobacterium,有利于促进VFAs降解产甲烷.因此,启动方式对秸秆发酵性能和微生物群落结构具有明显的影响,逐级提升启动可以有效缓解高浓度秸秆发酵过程中的VFAs累积,有利于预防厌氧消化系统酸化,维持系统稳定并提高产气率.

关键词：水稻秸秆、厌氧发酵、启动模式、逐级提升、稳定性

所属期刊栏目：41

分类号：S216.4;S39(农业动力、农村能源)

资助基金：海南省重点研发计划;中国农业科学院科技创新工程;四川省科技基础条件平台环境微生物平台

在线出版日期：2023-02-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：21-30