氨氮对餐厨垃圾厌氧消化性能及微生物群落的影响

作者：张虹; 李蕾^*; 彭韵; 杨屏锦; 黄茜; 彭绪亚; 王小铭

来源：中国环境科学, 2020, 40(08): 3465-3474.

DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.2020.0389

• 餐厨垃圾
• 厌氧消化
• 氨抑制
• 产气性能
• 微生物群落

为探析氨氮(TAN)对餐厨垃圾厌氧消化性能及微生物群落的影响,在串联批次实验中引入氨氮胁迫,结合Miseq高通量测序分析,研究了不同TAN浓度下厌氧消化系统的过程参数响应以及微生物群落动态.结果显示,随TAN增加,甲烷回收率从(96.53±2.66)%下降至(63.13±0.73)%,消化时间从435h延长至915h,连续驯化下,TAN为3000mg/L的实验组产气性能完全恢复,而高氨氮实验组(TAN≥6000mg/L)仍处于抑制状态.相较于乙酸代谢而言,长链挥发性脂肪酸(LCVFAs)代谢对TAN的耐受度更高(6000mg/L),但一旦被抑制,其功能难以通过驯化恢复.从微生物层面上看,高丰度且功能冗余的水解酸化细菌保证了各TAN梯度下的水解酸化作用;氨氮敏感的Methanosaeta和Meth anospirillum也能通过驯化被耐氨的Methanosarcina和Methanoculleus取代,从而维持系统产甲烷功能;相比之下,产氢产乙酸菌功能高度专一,仅C4～C18降解菌Syntrophomonas和丙酸降解菌Pelotomaculum被检测到,在连续的高氨氮暴露下,前者的丰度虽有一定程度的恢复,但后者未能被驯化,最终系统出现以丙酸为主的LCVFAs积累,产气性能恶化.可见,LCVFAs的互营降解才是氨抑制失稳的关键环节.

• 单位
  三峡库区生态环境教育部重点实验室; 重庆大学