中国环境科学

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

单位：1. 西北农林科技大学农学院, 陕西 杨凌 712100;2. 陕西省循环农业工程技术研究中心, 陕西 杨凌 712100

关键词：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

基金：国家自然科学基金项目(41871205);陕西省科研计划项目(2020SF-356);西安市科技计划项目(20NYYF0008);陕西省创新能力支撑计划项目(2019PT-13);西北农林科技大学青年人才培养计划,乡村振兴战略专项研究(Z1090219062);陕西省循环农业工程技术研究中心(2019HBGC-13)

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).

来源：2023年第5期

《中国环境科学》期刊编辑部

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