启动模式对水稻秸秆厌氧发酵稳定性及产气效率的影响

作者：凡慧; 马诗淳^*; 李强; 黄艳; 王春芳; 邓宇

来源：中国沼气, 2023, 41(01): 21-30.

DOI：10.20022/j.cnki.1000-1166.2023010021

• 水稻秸秆
• 厌氧发酵
• 启动模式
• 逐级提升
• 稳定性

秸秆厌氧发酵是实现农业废弃物能源化利用，支撑农业固碳减排的重要途径。但是，秸秆的高负荷发酵通常会导致系统酸化，影响发酵稳定性。研究以驯化的厌氧污泥为接种物，在不同物料浓度(5%、7%和9%TS)下，研究了一步启动(OSS, one-step startup)和逐级提升启动(SIS, stepwise-increasing startup)两种模式对秸秆中温(35℃)厌氧发酵效率及稳定性的影响。结果表明，两种启动模式均可正常启动秸秆厌氧发酵过程，水解阶段OSS组趋向于丙酸型发酵，但SIS组可维持稳定的乙酸型发酵，丙酸和乙酸降解效率高，挥发性脂肪酸最高累积浓度仅为OSS组的18.4%～40.3%。56 d发酵过程中，所有实验组均稳定产甲烷；与OSS组相比，逐级提升启动对较低物料浓度(5%和7%TS)的产气率无显著影响，但9%TS实验组的TS产气率显著提升。高通量测序结果显示，Sphaerochaeta,Proteiniphilum和Bacteroidales是OSS组中的优势细菌，vadinBC27 wastewater-sludge group和Synergistaceae是SIS组的优势细菌；氢营养型产甲烷菌Methanoculleus秸秆厌氧消化过程中的优势古菌，SIS组存在较高丰度的的脂肪酸互营氧化菌和氢营养型产甲烷菌Methanobacterium,有利于促进VFAs降解产甲烷。因此，启动方式对秸秆发酵性能和微生物群落结构具有明显的影响，逐级提升启动可以有效缓解高浓度秸秆发酵过程中的VFAs累积，有利于预防厌氧消化系统酸化，维持系统稳定并提高产气率。

• 出版日期2023
• 单位中国农业科学院