隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，蔬菜作物的種植量在農(nóng)作物中所占的比重降越來越大。蔬菜生產(chǎn)具有區(qū)域性和集中性,尤其在蔬菜生產(chǎn)基地、加工廠、中轉(zhuǎn)運輸站以及城鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)菜市場，會產(chǎn)生大量蔬菜廢棄物。我國每年產(chǎn)生的蔬菜廢棄物高達(dá)1億t。蔬菜廢棄物的特點是含水率和有機(jī)質(zhì)含量高，且極其易腐，不適合現(xiàn)有填埋、焚燒等生活垃圾主流處理技術(shù)。但是，該特點適宜進(jìn)行厭氧消化處理，通過厭氧消化處理，不僅可以獲得清潔能源，生物燃?xì)?，還可以將消化剩余物用作有機(jī)肥。然而，由于蔬菜廢棄物的易腐和可溶性碳水化合物含量較高的特點，其在厭氧消化過程中極易酸化，抑制產(chǎn)甲烷菌，最終導(dǎo)致厭氧系統(tǒng)失穩(wěn)和停止產(chǎn)氣，影響生物燃?xì)夤こ痰倪B續(xù)穩(wěn)定運行。
針對蔬菜廢棄物厭氧消化容易酸化失穩(wěn)的問題，中國科學(xué)院成都生物研究所李東博士通過沖擊負(fù)荷試驗開展蔬菜廢棄物高溫厭氧消化失穩(wěn)診斷和功能微生物群落研究。研究表明，氨氮的流失和碳酸氫鹽堿度的下降是造成系統(tǒng)失穩(wěn)的原因，耦合參數(shù)CH4/CO2 和 BA/TA可以作為較好的失穩(wěn)預(yù)警指標(biāo)；與高溫系統(tǒng)比中溫系統(tǒng)更容易失穩(wěn)的傳統(tǒng)觀點不同，本研究中高溫發(fā)酵系統(tǒng)比中溫發(fā)酵系統(tǒng)能夠耐受更高的有機(jī)負(fù)荷，中溫發(fā)酵系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有機(jī)負(fù)荷為1.0 gVS/(L ？ d)，而高溫發(fā)酵系統(tǒng)在1.5 gVS/(L ？ d)的負(fù)荷條件下雖有輕微失穩(wěn)，但是系統(tǒng)能夠自我恢復(fù)且穩(wěn)定運行在該負(fù)荷條件下；啟動初期優(yōu)勢微生物為氫型產(chǎn)甲烷菌(HM)，穩(wěn)定期為乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌（AM），在輕微失穩(wěn)和自我恢復(fù)期為互營乙酸氧化菌（SAOB），正是由于互營乙酸氧化菌的乙酸氧化作用解除了有機(jī)酸對產(chǎn)甲烷菌的抑制，已經(jīng)輕微酸化的系統(tǒng)能夠自我恢復(fù)。蔬菜廢棄物高溫厭氧消化系統(tǒng)中主要的互營乙酸氧化菌為Thermotogaceae科的S1屬。
本研究得到了國家自然科學(xué)基金（21476222）、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會人才項目（2017423）等的支持。相關(guān)成果“Instability diagnosis and syntrophic acetate oxidation during thermophilic digestion of vegetable waste”為題發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域的國際頂級期刊Water Research上.
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