F/M对餐厨垃圾厌氧消化的酸化特性影响

文章系统地研究了F/M对餐厨垃圾厌氧消化中酸化特性的影响,分别以F/M(Food/Mud)0.5,1.0,2.0,2.5,3.0,4.0(VS/VS)为条件,观察96 h时间内酸化出料pH值、碱度、乙醇和挥发性脂肪酸(VFAs)、产气状态等特性。结果表明:当F/M≤1时,丙酸+乙酸含量达到56%~80%,以丙酸型发酵为主,并伴有甲烷产生,碱度仅为3000~4000 mg·L~(-1),系统稳定性较差,不利于后续甲烷化进程;当1F/M≤2.5时,丁酸+乙酸含量为77%~85%,且单位负荷产酸率大于250 mg VFAs·g-1VS,高于其他实验组,为丁酸型发酵,碱度达到5650 mg·L~(-1),该发酵类型稳定,可为后续甲烷化过程提供更多可利用的VFAs;当F/M2.5时,乙醇+乙酸含量为80%~92%,为乙醇型发酵,发酵96 h的pH值仅为5(F/M=3)和4.3(F/M=4),系统酸化现象严重,稳定性差,会使后续甲烷化进程受到阻碍。因此,F/M的范围可决定发酵类型,在合理范围内控制F/M可为后续甲烷化进程提供目标性产物。     

复垦土壤细菌群落结构及其与土壤肥力的关系

为了解两淮煤矿区复垦状况及其对土壤微生物的影响机制,合理人工干预,快速有效提高复垦土壤生产力,本研究以煤矸石充填复垦土壤为研究对象,通过野外调查与采样分析,采用Illumina MiSeq 高通量测序分析土壤细菌特定基因片段V4 区域,基于非度量多维尺度分析、冗余分析、方差分析、肥力指数、回归模型方法,对矸石充填土壤不同复垦方向的土壤细菌优势群落和生物多样性进行了探索,明晰土壤细菌群落及其与土壤肥力的响应作用。研究结果表明：细菌群落组成上,不同复垦方向对细菌优势群落分布并无显著性影响,变形菌门、酸杆菌门和放线菌门菌群为主要优势菌群。土壤微生物多样性层面上,表层土壤微生物有较高的丰富度和多样性,均匀度并无显著性差异。微生物多样性在不同复垦方向不存在显著性差异,Shannon_Wiener指数介于5.23～6.91之间,Chao1指数为867.1～5436,Pielou指数介于0.79～0.84之间,表中层同深层土壤的细菌群落结构具有差异性。TN、SOM、AP和AK是影响土壤细菌群落的主要肥力因子,土壤肥力质量指数与奇古菌门相对丰度呈显著正相关（P＜0.01）,同链霉菌属呈显著负相关（P＜0.05）,在一定程度上可将二者的相对丰度作为评价复垦土壤肥力状况的重要生物指标。研究成果可为两淮矿区矸石充填复垦土壤在微生物层面提高肥力质量提供理论支持。     

H_2O_2用于沼液回用预处理的研究

餐厨垃圾厌氧消化产生沼气的同时会产生大量的沼液,沼液成分复杂,已成为限制厌氧消化工程大规模应用的瓶颈之一,其处理一直受到广泛关注。试验采用H_2O_2作为氧化剂,研究H_2O_2对餐厨垃圾沼液COD的氧化去除效果及预处理后对厌氧消化的影响。通过单因素试验确定过氧化氢投加量、初始pH值、反应时间对COD去除的影响。之后通过正交试验进行分析,结果表明,各因素对沼液COD去除效果的影响程度为:初始pH值过氧化氢投加量氧化时间。当过氧化氢投加量为60.00 g·L-1,初始pH值为3.5,氧化时间为50 min时,COD去除效果最佳,达到48.37%。沼液经H_2O_2预处理后回用于餐厨垃圾厌氧消化系统未产生抑制。     

纤维素酶固定化的工艺优化

纤维素酶可以将纤维素高效水解为纤维二糖和葡萄糖等可溶性的小分子还原糖,提高纤维素的利用率。纤维素酶为水溶性制剂,在酶水解反应体系中与产物混合,一方面降低产物的纯度,另一方面造成纤维素酶的损失。为此,采用海藻酸钠-聚乙二醇对纤维素酶进行固定,对固定化条件进行优化,并对优化后的固定化酶的酶学性质进行分析。结果表明最佳的固定化酶条件为:海藻酸钠浓度为3.5%(w/w),酶浓度为5 mg·m L-1,海藻酸钠∶戊二醛为1∶0.3(w∶w)、海藻酸钠∶聚乙二醇为1∶1.5(v∶v),固定温度和固定时间分别为50℃和2.5 h。固定化酶的最适温度和p H值分别为70℃和5.0,米氏常数较游离酶增加1倍,热稳定性和操作稳定较游离酶有显著提高。