污泥中產(chǎn)甲烷細(xì)菌多樣性及產(chǎn)甲烷效能的優(yōu)化研究.pdf

1、厭氧消化法是目前國際上處理城鎮(zhèn)污泥應(yīng)用最為廣泛的方法，可使污泥減量化和資源化。厭氧消化過程中產(chǎn)生沼氣的主要成分甲烷與氧氣混合燃燒后能產(chǎn)生大量能量，能源效率明顯高于薪柴、秸稈、煤炭等，因此厭氧消化在能源消費(fèi)巨大、提倡節(jié)能減排的中國極具實(shí)際應(yīng)用前景。產(chǎn)甲烷菌不僅作為厭氧消化微生物的核心，同時(shí)也是自然界碳素循環(huán)厭氧發(fā)酵的最后一個(gè)組成成員，產(chǎn)甲烷菌種的優(yōu)劣直接影響厭氧消化效率的高低，因此獲得高效穩(wěn)定的產(chǎn)甲烷菌是十分有意義的。
　　本文首先

2、富集5種污泥或沼液樣品以獲得產(chǎn)甲烷優(yōu)勢菌群，并結(jié)合變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術(shù)分析產(chǎn)甲烷菌群結(jié)構(gòu)的多樣性，再以累積產(chǎn)生甲烷量為指標(biāo)選擇甲烷產(chǎn)氣量最多的樣品用于研究各因素對產(chǎn)甲烷菌的影響，在此基礎(chǔ)上采用響應(yīng)面法優(yōu)化產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)甲烷效能。在對5種污泥樣品產(chǎn)甲烷菌群傳代培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過4次的傳代培養(yǎng)后產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)甲烷能力均有不同程度的提高，其中累積產(chǎn)甲烷量最多的是實(shí)驗(yàn)室厭氧消化污泥，為3.964 L/L，累積產(chǎn)甲烷量最少的是林家厭氧消

3、化池污泥沼液，僅為1.691 L/L。對5種厭氧菌群PCR-DGGE圖譜分析顯示，5種樣品的微生物菌群都較為豐富，對DGGE條帶的序列分析發(fā)現(xiàn)11種古菌與已有序列的相似性都在98％以上，優(yōu)勢菌群分屬于甲烷鬃毛甲烷菌屬（Methanosaeta）、甲烷粒菌屬（Methanocorpusculum）、產(chǎn)甲烷菌屬（Methanogenium）、甲烷囊菌屬（Methanoculleus）、甲烷微菌屬（Methanomicrob ials）、甲烷

4、八疊球菌屬（Methanosarcina）和甲烷盤菌屬（Methanoplanus）。因厭氧消化污泥菌群富集效果最好，累積產(chǎn)甲烷量最大，因此在研究產(chǎn)甲烷菌的影響因素及產(chǎn)甲烷效能的優(yōu)化中選取此樣品作為對象進(jìn)行后續(xù)研究。
　　在研究影響產(chǎn)甲烷菌的各因素時(shí)，主要設(shè)定pH、接種量、氯化鎳、氯化鈷、硫酸亞鐵5種因素開展研究。研究發(fā)現(xiàn):pH為6.8時(shí)，累積產(chǎn)甲烷量、污泥生物量、甲酸利用率、比產(chǎn)甲烷速率呈現(xiàn)最大值，當(dāng)pH為7.0時(shí)，甲烷含量、甲

5、醇利用率、乙酸利用率呈現(xiàn)最大值。接種量在10％時(shí)，甲烷含量、累積產(chǎn)甲烷量、末端pH以及3種底物的利用率均呈現(xiàn)最大值。當(dāng)在硫酸亞鐵濃度分別為0.15 g/L、0.20 g/L時(shí)，累積產(chǎn)甲烷量和生物量分別達(dá)到最大值4.07 L/L和0.468 g/L。當(dāng)氯化鈷和氯化鎳濃度分別0.15 g/L和0.03 g/L時(shí)，產(chǎn)甲烷菌的各個(gè)生理指標(biāo)均呈現(xiàn)最大值。
　　在各因素對產(chǎn)甲烷影響研究基礎(chǔ)上，仍以上述5種因素作為主要因素，以累積產(chǎn)甲烷量作為響