餐厨垃圾厌氧消化过酸化系统微生态特征的宏基因组学分析

摘要：

过酸化失稳是困扰有机废物厌氧消化(AD)过程高效稳定运行的一大难题.为探析不同诱导方式造成过酸化的AD系统微生态特征差异,在餐厨垃圾中温AD反应器中分别引人负荷扰动(R2)、温度及搅拌扰动(R3)以诱发系统过酸化,利用宏基因组学测序技术,对比考察稳定与酸化系统微生物群落结构及主要产甲烷功能路径差异.结果表明,两种方式均成功诱发系统过酸化失稳,过酸化系统中挥发性脂肪酸(VFA)过量富集(R2、R3系统中分别高达(12.53±1.96)g·L-1和(8.00±0.81)g·L-1)的同时,丙酸等多碳VFA组分比例大幅升高.R2、R3系统酸化后其产甲烷菌及相关酶受到高浓度VFA的显著抑制,酸积累程度更高的R2受抑制更为明显.且经相关性分析发现,多碳酸尤其是丙酸是抑制产甲烷作用的关键因素.与R2相比,R3具有更高的耗氢能力,耗氢微生物如可耗H2产酸的Treponema属和氢营养型产甲烷菌Methanoculleus属、Methanospirillum属等相对丰度显著高于R2.酸化系统均以乙酸营养型产甲烷为主要的产甲烷途径,并以Methanosaeta属为主要的乙酸型产甲烷菌.酸化系统中更高含量的乙酸产甲烷途径的AK-PTA酶有利于促进对乙酸的利用,增强厌氧消化微生物菌群对高浓度乙酸的耐受能力.本研究中的相关结果可为提高有机废物AD微生态抗酸化能力提供理论依据和数据支撑.

关键词：餐厨垃圾、厌氧消化、过酸化、宏基因组学、产甲烷途径

所属期刊栏目：42

分类号：X705(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金;西华师范大学博士启动基金项目;重庆市自然科学基金

在线出版日期：2022-11-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：374-384