总固体控制的微生物反应和挥发性脂肪酸的产量在污泥和肥共发酵
Daojing Zeng1, Mengsha Ma1, Xiao Huang2
1Collaborative Innovation Center of Atmospheric Environment and Equipment Technology, Jiangsu Key Laboratory of Atmospheric Environment Monitoring and Pollution Control, School of Environmental Science and Engineering, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing, 210044, China.
Journal of environmental management
|January 24, 2025
概括
优化污泥和肥共发酵中的总固体 (TS) 会增加挥发性脂肪酸 (VFA) 的产生. 40 g/L TS 组显示VFA 产量达到峰值,这是由特定的微生物群落 (如 Bacteroidota) 驱动的.
科学领域:
- 环境微生物学 环境微生物学
- 生物化学工程 生物化学工程
- 废物管理 废物管理
背景情况:
- 污泥和肥的共同发酵是资源回收的一个有希望的方法.
- 挥发性脂肪酸 (VFA) 是生物燃料和生物化学生产的有价值的中间体.
- 了解微生物动态对于优化共发酵过程至关重要.
研究的目的:
- 调查不同总固体 (TS) 度在污泥和肥共发酵过程中对VFA生产的影响.
- 分析相关的微生物社区结构,并确定参与VFA合成的关键微生物参与者.
- 在不同的TS条件下建立微生物反应和VFA产量之间的相关性.
主要方法:
- 为了共同发酵,建立了四个具有受控TS度 (20,40,60,80 g/L) 的实验组.
- 使用化学氧需求 (COD) 和挥发性悬浮固体 (VSS) 测量量,量化了VFA度.
- 使用16S rRNA基因测序和生物信息学工具 (例如α-多样性分析,社区结构分析,Faprotax功能预测) 分析微生物社区组成.
主要成果:
- 在40 g/L TS度下,获得了最高的VFA产量 (530.08 mg COD/g VSS).
- 在所有组中,Firmicutes,Bacteroidota,Spirochaetota和Proteobacteria被确定为主要的细菌类.
- 微生物群落分析显示,在40g/L TS时,特定功能菌株的显著丰富,与峰值VFA产量相关.
- 根据Faprotax的预测,Bacteroidota将成为共同发酵系统中主要的VFA生产者.
结论:
- 总固体度显著影响微生物群落结构和污泥和肥共发酵中的VFA产量.
- 40g/L的TS水平代表了最大限度地提高VFA产量的最佳条件,这归因于有利的微生物群落动态.
- 在这种共同发酵系统中,细菌杆菌在VFA生成中发挥着关键作用,突出显示了它对流程优化的重要性.
