不同麦秆生物炭强化餐厨垃圾厌氧消化

作者：尚泽洲; 胜晨静; 汪锐; 张希夷; 宋景辉; 王晓娇^*; 杨改河; 冯永忠; 任广鑫; 韩新辉; 任成杰; 王兴

来源：中国环境科学, 2023, 43(05): 2381-2392.

DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20221117.021

• 餐厨垃圾
• 厌氧消化
• 改性生物炭
• 官能团
• 关键酶活性
• 微生物群落

为明确生物炭制备条件对生物炭性质及厌氧消化效果的影响,本研究以小麦秸秆(WS)为原料,在不同热解温度和不同KOH改性浓度条件下制备出不同类型的麦秆生物炭(WBC).研究发现,较低的热解温度能够保护WBC表面的官能团,而较高的热解温度则能够提高WBC的比表面积,孔容及平均孔径.KOH改性能够向WBC表面引入─OH,且一定程度上会影响WBC的比表面积,孔容及平均孔径.将制得的WBC分别添加到餐厨垃圾厌氧消化(KWAD)系统中,发现所有WBC均能够提高KWAD的总产气量.其中WS650与WS450-2的促进作用最显著,较CK分别提高了32.82%和30.01%的总产气量.在关键酶活性的研究中,发现WS450-2的辅酶F420与脱氢酶活性大大提升,这可能与其表面丰富的官能团有关.在微生物群落结构的研究中,WS450-2在富集厚壁菌门(Firmicutes),抑制非相关细菌方面展现了较大优势;WS650在富集甲烷八叠球菌属(Methanosarcina),抑制非相关古菌方面展现了较大优势.最后通过冗余分析明确了WBC制备工艺和表征指标与KWAD产气动力学参数,过程参数,酶活性和微生物丰度之间的相关关系.发现KOH改性WBC能够通过调节挥发性脂肪酸与pH值影响沼气产量,其较大的孔容和比表面积能够更好地富集厚壁菌门(Firmicutes);高温热解WBC则能够更好地富集甲烷八叠球菌属(Methanosarcina).

• 单位
  西北农林科技大学