污泥中產甲烷細菌多樣性及產甲烷效能的優(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。厭氧消化過程中產生沼氣的主要成分甲烷與氧氣混合燃燒后能產生大量能量，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巨大、提倡節(jié)能減排的中國極具實際應用前景。產甲烷菌不僅作為厭氧消化微生物的核心，同時也是自然界碳素循環(huán)厭氧發(fā)酵的最后一個組成成員，產甲烷菌種的優(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甲烷優(yōu)勢菌群，并結合變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術分析產甲烷菌群結構的多樣性，再以累積產生甲烷量為指標選擇甲烷產氣量最多的樣品用于研究各因素對產甲烷菌的影響，在此基礎上采用響應面法優(yōu)化產甲烷菌的產甲烷效能。在對5種污泥樣品產甲烷菌群傳代培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過4次的傳代培養(yǎng)后產甲烷菌的產甲烷能力均有不同程度的提高，其中累積產甲烷量最多的是實驗室厭氧消化污泥，為3.964 L/L，累積產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，累積產甲烷量最大，因此在研究產甲烷菌的影響因素及產甲烷效能的優(yōu)化中選取此樣品作為對象進行后續(xù)研究。
　　在研究影響產甲烷菌的各因素時，主要設定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，累積產甲烷量、污泥生物量、甲酸利用率、比產甲烷速率呈現(xiàn)最大值，當pH為7.0時，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，甲烷含量、累積產甲烷量、末端pH以及3種底物的利用率均呈現(xiàn)最大值。當在硫酸亞鐵濃度分別為0.15 g/L、0.20 g/L時，累積產甲烷量和生物量分別達到最大值4.07 L/L和0.468 g/L。當氯化鈷和氯化鎳濃度分別0.15 g/L和0.03 g/L時，產甲烷菌的各個生理指標均呈現(xiàn)最大值。
　　在各因素對產甲烷影響研究基礎上，仍以上述5種因素作為主要因素，以累積產甲烷量作為響