, and . After 20 d of SS-AD, the microbial community structure under different conditions was characterized by high-throughput sequencing, showing that Firmicutes, Bacteroidetes, Chloroflexi, Synergistetes, and Proteobacteria dominated the bacterial community, and that Firmicutes had a competitive advantage over Bacteroidetes at elevated temperatures. The biogas production values and relative abundance of OPB54 and Bacteroidia after 20 d of SS-AD can be fitted well using a quadratic model, implying that OPB54 and Bacteroidia play important roles in the methanogenic metabolism for agricultural waste thermophilic SS-AD."> 玉米秸秆、牛粪和蔬菜废料的高温固态厌氧消化:温度、总固体含量和碳氮比的影响 - betway赞助

古生菌

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古生菌/2020/文章
特殊的问题

污染控制的生物过程:当前研究和新兴技术2020

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体积 2020 |文章的ID 8841490 | https://doi.org/10.1155/2020/8841490

引用本文苏良虎,孙旭,刘晨伟,姬荣亭,甄光银,陈梅,张龙江 玉米秸秆、牛粪和蔬菜废料的高温固态厌氧消化:温度、总固体含量和碳氮比的影响",古生菌 卷。2020 文章的ID8841490 10 页面 2020 https://doi.org/10.1155/2020/8841490

玉米秸秆、牛粪和蔬菜废料的高温固态厌氧消化:温度、总固体含量和碳氮比的影响

学术编辑器:荣陈
收到了 2020年5月19日
修改后的 2020年10月05日
接受 2020年10月26日
发表 2020年11月11日

摘要

本研究对玉米秸秆、牛粪和蔬菜垃圾等农业废弃物进行了嗜热固态厌氧消化(SS-AD)。采用Box-Behnken实验设计(BBD)与响应面法(RSM)相结合的方法,研究了温度(40 ~ 60℃)、初始固相含量(ISC, 17.5 ~ 32.5%)和碳氮比(15 ~ 32:1)对沼气产量的影响。结果表明,优化工艺参数对提高SS-AD的性能具有重要意义。在含SS-AD的沼气生产二次模型中,除ISC外,所有因子均显著。3个操作参数中,碳氮比对沼气产量的影响最大,其次为温度,沼气产量最高可达241.4 mL gVS-1可达到47.3℃, 而且 SS-AD处理20 d后,通过高通量测序对不同条件下的微生物群落结构进行了表征厚壁菌门,拟杆菌ChloroflexiSynergistetes,变形菌门主导了细菌群落厚壁菌门有竞争优势吗拟杆菌门在高温下。沼气产气量及相对丰度OPB54而且Bacteroidia20 d后SS-AD可以很好地用二次模型拟合,这意味着OPB54而且Bacteroidia在农业废弃物嗜热菌SS-AD的产甲烷代谢中发挥重要作用。

1.简介

中国在管理农村地区的大量农业废弃物方面面临着巨大的挑战。2016年,中国产生了897万吨作物残茬,其中近四分之一的作物残茬在收获后被就地焚烧,加剧了空气污染[12].随着畜牧业的不断发展,2007-2015年中国的牲畜粪便量从367公吨(干)增加到414公吨(干),增长了12.8%,引起了人们对水污染的严重关注[必威24903.].

厌氧消化是一个多阶段的生物过程,除了处理和稳定废物外,还可生产沼气作为一种多功能的可再生能源,并回收剩余的固体(或液体)作为绿色肥料[45].与其他生物质资源不同,农业废弃物因其大规模可用性和低成本而优先用于沼气生产,而且它们不直接与粮食或饲料生产竞争[6].与其他处理方法相比,这些优点加上对环境的影响,使厌氧共消化协同利用农业有机废物成为一项很有前途的技术[4].

与液体厌氧消化(L-AD)相比,总固体(TS)含量高于15%的固态厌氧消化(SS-AD)具有更高的甲烷体积产率,加热和搅拌所需的能源更少,产生的废水更少[78].含水较低的SS-AD残留(称为沼液)将有利于运输,并可作为土地施肥的肥料[9].虽然有许多障碍,如进料和排出困难,传质不均匀,抑酸等[1011], SS-AD仍然被用于木质纤维素生物质,特别是在中国农村地区。在中国,L-AD在处理厌氧消化池出水时面临着一个严重的问题,它具有较高的营养浓度和低的氧气利用率。将污水直接排放至天然水域,会使水质恶化,影响水生生物,并导致生物多样性退化[12].由于储运设施不足及土地承载能力有限,污水难以应用于土地[13].进一步处理以达到中国灌溉水质标准(GB5084-2005)所规定的阈值[14],例如 mg L-1,在经济上是不可行的。

SS-AD消化器的操作通常基于经验知识,而不是性能优化[8].通过进一步优化关键参数(如含水率、C/N比和温度),可以获得更好的SS-AD性能。Le Hyaric等人[15]报道了初始底物浓度(ISC)影响厌氧消化的所有步骤。Abbassi-Guendouz等人[16]表明,升高的ISC导致甲烷产量和底物转化降低。费尔南德斯等人[17]观察到,在干燥的中温沼气池中,当ISC从20%增加到30%时,甲烷产量减少了17%。不适当的碳氮比可导致消化池中总氨氮(TAN)释放过高[18].温度也是SS-AD极为重要的因素;温度的变化可以改变微生物组中酶的活性,并影响底物降解和产甲烷[11].据报道,对于木质纤维素生物质,嗜热的SS-AD比中温的SS-AD更能减少纤维素和半纤维素的数量[19].然而,不稳定性是在高温条件下应用SS-AD的一个关键问题[20.].还观察到在嗜热SS-AD消化器失效的启动阶段VFAs的积累和pH值的降低[721].

据我们所知,农业废弃物中温SS-AD过程中涉及的温度、总固相含量和C/N比的影响已有报道,但这些因素对耐热SS-AD的影响还知之甚少。在本研究中,研究了玉米秸秆、牛粪和蔬菜废料在高温条件下(40-60°C)的SS-AD。sds - ad处理20 d后测定其产气量、pH值和TAN浓度。采用Box-Behnken试验设计(BBD)与响应面法(RSM)相结合的方法,研究了温度、ISC和C/N比对沼液产气量的影响。在SS-AD作用20 d后,利用高通量测序进一步表征微生物群落结构。

2.材料与方法

2.1.底物与接种

使用前,用碎纸机将玉米秸秆切成小块(~1-2厘米)。玉米秸秆的纤维素、半纤维素和木质素含量分别为45.79%、21.90%和8.01%。从南京市(中国江苏省)附近的一个奶牛场获得了含水量为16.72%、C/N比为14.67的牛粪。蔬菜废物,主要是大白菜(芸苔属植物拉伯l . ssp。学报),是从南京当地的一个蔬菜市场获得的。从上海某污水处理厂淀粉废水的产甲烷反应器中收集到总固体含量(TS)为8.31%、VS含量为82.53%的接种污泥。为了减少内生气体的产生,接种后的污泥经厌氧预培养7天。16个细菌门代表接种污泥,与Chloroflexi拟杆菌门变形菌门,厚壁菌门为最丰富的门,分别占细菌总序列的33.2%、14.7%、11.6%和12.1%。玉米秸秆、牛粪和蔬菜废弃物的基本特性见表1


类型 C (%) N (%) C / N TS (%) VS (%) pH值

玉米秸秆 43.36 1.26 34.49 88.16 87.31 6.69
牛的粪便 37.34 2.55 14.67 83.28 78.83 8.56
蔬菜废弃物 34.37 4.68 7.34 3.42 89.14 7.46

总碳和总氮(干基)由元素CHN分析仪(Euro EA3000, Euro Vector,意大利)测定。
2.2.实验的程序

采用三级三因子Box-Behnken设计(BBD)评价温度(40℃、50℃和60℃)、ISC(17.5%、25.0%和32.5%)和C/N比(15:1、23.5:1和32:1)三个自变量的效应和交互效应 而且 分别对响应变量沼气量(mL gVS-1)。实验由Design Expert (Version 8.0.6, Statease, Minneapolis, USA)设计,操作变量的真实值汇总于表中2。对于SS-AD,在实验室中以40:10:0.5(干重量)的质量比严格混合玉米秸秆、牛粪和蔬菜废料。采用100 g混合样品,含水率为67.5%(经蒸馏水调整)作为混合基质。在混合基质中加入不同剂量的蒸馏水和尿素,调节ISC和C/N比。采用活性污泥作为接种物,料接种比(F/I,基于VS)为3。SS-AD是在500毫升硼硅酸盐瓶(Wente Experimental Ware, China)中进行的,带有不锈钢排气管(图S1),持续20 d2排除氧气和密封的硅胶垫圈和塞子。SS-AD期间的温度由恒温水浴(DK-98,泰斯特仪器有限公司,中国)维持。一个铝箔袋(e开关,申源科学设备有限公司,中国)通过三通阀(Discofix, B. Braun,德国)连接到气体出口,从每个瓶子收集沼气。在SS-AD处理20 d后,分析不同参数,如pH、TAN和微生物群落。采用单因素方差分析(One-way ANOVA)研究所选参数对沼气产量的主要影响及其相互作用。


运行 混合底物 培养液 蒸馏水 尿素
a: t b: isc c: c / n (g) (g) (毫升) (g)

1 40 17.5 23.5 One hundred. 137.02 86 0.345
2 60 17.5 23.5 One hundred. 137.02 86 0.345
3. 40 32.5 23.5 One hundred. 137.02 0 0.345
4 60 32.5 23.5 One hundred. 137.02 0 0.345
5 40 25 15 One hundred. 137.02 30. 1.091
6 60 25 15 One hundred. 137.02 30. 1.091
7 40 25 32 One hundred. 137.02 30. 0.000
8 60 25 32 One hundred. 137.02 30. 0.000
9 50 17.5 15 One hundred. 137.02 86 1.091
10 50 32.5 15 One hundred. 137.02 0 1.091
11 50 17.5 32 One hundred. 137.02 86 0
12 50 32.5 32 One hundred. 137.02 0 0
13 50 25 23.5 One hundred. 137.02 30. 0.345
14 50 25 23.5 One hundred. 137.02 30. 0.345
15 50 25 23.5 One hundred. 137.02 30. 0.345
16 50 25 23.5 One hundred. 137.02 30. 0.345
17 50 25 23.5 One hundred. 137.02 30. 0.345

含水率为67.5%,质量比为 (干wt)。料接种比(F/I,基于VS)为3。
2.3.分析方法

用数字pH计(Sartorius,型号PB-10,德国)在25°C,液固比10:1的条件下摇晃20分钟后测量出培养基的pH值。用连续流动分析仪(荷兰Skalar San++)测定超纯水萃取物的TAN浓度。为了分析不同操作条件下SS-AD处理20 d后的微生物群落结构,取0.5 g样品进行DNA提取。根据制造商的协议,使用快速DNA SPIN试剂盒(BIO 101, Carlsbad, CA, USA)提取总DNA。16S rRNA基因的V3-V4区用通用引物338F (5 -Act CCT acg gga GGC agc ag-3 806R (5 -Ggacta CHV GGG TWT cta at-3 ).使用Illumina MiSeq平台(Illumina Company, San Diego, CA, USA)对每个样本的扩增子进行测序。使用母软件计算多样性统计量和操作分类单位(OTU)估计量[22].根据公式计算克隆库的覆盖率 在哪里 1为唯一otu的数量,和N是库中克隆的总数。

3.结果与讨论

3.1.SS-AD性能

不同参数(ISC、T和C/N比)在SS-AD作用20 d后的累积沼气量如表所示3.。最大产气量为236 mL gVS-1在50℃下获得, 而且 值得注意的是,在40°C的工作参数, 而且 导致消化器失效,产生少量沼气(2.80 mL gVS)-1)在整个消化过程中。按三级三因子BBD计算,平均产气量为110.9 mL gVS-112种不同的运行参数设置(不包括发生故障的消化器)。结果表明,优化工艺参数对提高SS-AD的性能具有重要意义。


运行 沼气产量(mL gVS-1 pH值 TAN浓度(mg kg-1
a: t b: isc c: c / n

1 40 17.5 23.5 71.12 8.46 1640.7
2 60 17.5 23.5 147.2 8.67 1807.1
3. 40 32.5 23.5 32.60 8.02 2437.1
4 60 32.5 23.5 40.12 8.16 3281.9
5 40 25 15 212.9 8.89 1889.6
6 60 25 15 47.42 8.41 3613.4
7 40 25 32 2.80 7.49 1925.9
8 60 25 32 51.31 8.13 2066.2
9 50 17.5 15 198.1 8.69 2275.4
10 50 32.5 15 130.7 8.85 3367.3
11 50 17.5 32 26.89 6.06 1836.3
12 50 32.5 32 136.5 8.78 2343.7
13 50 25 23.5 261.8 8.67 1888.4
14 50 25 23.5 247.1 8.70
15 50 25 23.5 225.5 8.64
16 50 25 23.5 217.9 8.61
17 50 25 23.5 227.2 8.57

3.2.pH和TAN浓度

厌氧消化20 d后,NH4+测定每次处理的-N浓度。在本研究中,NH4+-N来自牛粪(富含氮的基质)、含氮有机物(如蛋白质和氨基酸)的降解和/或尿素的脱氨基转化。TAN是微生物生长的关键宏量营养素,也是稳定pH值的缓冲剂,而高浓度的TAN会降低产甲烷菌活性,并因氨抑制而导致厌氧消化失败[23].与L-AD相比,SS-AD更容易产生过量的氨氮,因为前者的有机负荷更高,含水量更低[24].如表所示3., TAN的浓度为1641 ~ 3613 mg kg-1所有样品厌氧消化20 d后。还可以看出,高TAN浓度是由温度升高、高ISC和低C/N比共同作用的结果。据报道,在L- ad体系中,TAN浓度不应达到1500-3000 mg L的范围-1避免氨的毒性[25].王等人。[24]显示TAN水平为4.3 g kg-1导致纤维素水解和醋酸盐产甲烷反应速率和微生物活性降低,TAN水平为2.5 g kg-1降低玉米秸秆SS-AD期间的甲烷产量。因此,可以认为,由于过量的TAN水平(大于3.0 g kg), 4、6和10个试验的沼气产量受到了抑制-1).看来,运行7的SS-AD失败并不是由于VFA的积累(pH值降低)或TAN水平过高造成的。run7的SS-AD失败的原因还不清楚。TAN包括NH4+游离氨(FAN, NH3.).FAN是氨抑制的主要原因,因为它是膜透性的[2627].到目前为止,SS-AD中很少采用FAN计算方法,SS-AD的离子强度一般高于L-AD [23].FAN抑制作用与底物特性、pH值、工艺温度、铵、氨浓度等有关[28].Capson-Tojo等人。[4]表明,pH和温度,而不是TAN含量本身,是影响FAN抑制的主要因素。在高tan的样品中,pH值较高的处理10的产气量远大于处理4和处理6。这一现象可能与温度升高时FAN浓度升高有关[23].

3.3.沼气生产的SS-AD建模

结果见表3.采用多项式模型方程进行多元回归分析。该方法能够预测出最佳产气程度及其相应的最佳变量。采用单因素方差分析(ANOVA)对不同模型进行检验和分析。本研究发现,沼气产量的最佳拟合模型为二次型模型。的 模型值为8.45,较低 0.0051的值。然而, 值(0.95)和 缺乏拟合的值(0.0256)表示对模型拟合的预测不佳。此外,学生化残差分析表明,运行2是一个离群值,因为它的外部学生化残差大于5。因此,在接下来的建模分析中不包括运行2的数据。

利用响应面回归(RSREG)对以下沼气产量的多项式二次模型进行调整,得到更好的预测结果,如式(1), 是温度, 是ISC,和 为碳氮比。

对响应变量进行方差分析,见表4。该模型 56.10表示二次模型对产气量有统计学意义。高 系数0.9883保证了二次模型对实验数据的满意调整,这意味着只有1.17%的沼气产量变化率不能用所提出的模型解释。的调整 -广场( adq - precision(18.17)也较高,支持模型的高显著性。的lack-of-fit 0.33的值表明拟合缺失不显著。因此,我们有理由相信所提出的模型是可靠的,以预测沼气生产的SS-AD。


平方和 df 均方 价值 价值

模型 128108 9 14234 56.10 < 0.0001 重要的
-T 4315 1 4315 17.01 0.0062
-ISC 687 1 687 2.71 0.1510
-C / N 17263 1 17263 68.04 0.0002
χ2 1973 1 1973 7.78 0.0316
11448 1 11448 45.12 0.0005
7833 1 7833 30.87 0.0014
χ12 54668 1 54668 215.46 < 0.0001
23310 1 23310 91.87 < 0.0001
2848 1 2848 11.22 0.0154
剩余 1522 6 254
缺乏契合度 218 2 109 0.33 0.7338 不重要
纯粹的错误 1304 4 326
和总 129630 15
邻接的

回归系数的显著性检验 价值观被贯彻。数据越大 的回归参数值越小 数值为,表明该参数对沼气生产的影响较大。相应的 数值显示,除ISC ( ).3个运行参数中,C/N比( 对沼气产量的影响最大,其次是温度( ).

对于响应面优化来说,检查沼气生产模型的充分性是很重要的,因为如果模型不很好地拟合,将会给出较差或误导性的结果。正态概率图表示残差是否服从正态分布,在这种情况下,点将遵循一条直线[29].通过构建标准化残差与正常%概率的关系图来检验正态性假设。如图所示1(一),正态概率图近似为一条直线,说明响应变量不需要变换,不存在明显的异常问题[29].数字1 (b)结果表明,沼气生产模型的响应预测值与实测值吻合较好。数据图的分布相对接近于一条直线,表明实际值和预测值之间有相当充分的一致性,证实了模型可以进一步用于导航BBD定义的空间。

3.4.沼气生产运行参数的优化

实验结果以三维响应面图和相应等高线图的形式显示,两个独立因素同时影响沼气产量,其中一个变量保持在中心水平。数字2(一个)说明了在C/N为23.5时,ISC和T对沼气产量的影响。通过改变每个参数,记录了沼气产量的显著变化,结果表明,两个参数及其相互作用是有效的[8].根据图2(一个)当ISC从17.5增加到25%,温度从40℃增加到50℃时,沼气产量呈显著增加趋势;当ISC和温度超过这个值时,沼气产量就会下降。

TS含量负责SS-AD中的传质[30.].据信,TS含量的降低可能有助于SS-AD中底物的转化,因为微生物(包括水解菌、产酸菌、醋酸菌和产甲烷古菌)的代谢发生在水溶性相[31- - - - - -33].但在最低的ISC(17.5%)条件下并没有达到产气量最大值。在本研究中,饲料中TS含量增加25%对沼气产量有积极影响。易等人。[34]表明,随着TS含量从5%-20%增加,沼气产量增加,Paritosh等[35]报道了TS含量增加超过25%并没有导致甲烷产量的显著增加,这与我们的结果一致。阎等人。[8]报告说,当ISC从20%增加到35%时,沼气产量急剧下降。这一现象表明TS含量对沼气产量的影响与基质的特定特性、接种物类型以及其他操作参数(如工艺温度)的相互作用有关[30.].操作温度决定了微生物的命运,这可能会扰乱整个反应过程。在本研究中,进一步提高50℃以上的温度对沼气的产生产生了负面影响。据报道,SS-AD中的嗜热条件通过刺激水解微生物来增强底物的水解,过高的工艺温度可能会由于VFA的积累而阻碍或抑制产甲烷过程[30.36].以往研究的结果与我们的结果一致。

数据2 (b)而且2 (c)说明了在50℃时ISC和C/N比对沼气产量的影响,以及在ISC为25%时T和C/N比对沼气产量的影响。研究发现,当ISC在50℃时从17.5增加到25%,之后逐渐降低时,可实现沼气产量的提高(图1)2 (b)),结果与图中所示无差异2(一个)。还观察到,在50℃温度下,当C/N比从15增加到32时,沼气产量降低,证实了高C/N比导致产甲烷菌快速消耗氮,进而导致沼气产量降低[37].这些结果也表明,在50°C条件下,微生物水解和产甲烷的活性能够承受游离氨产生过多的抑制。

3.5.SS-AD的优化

利用Design Expert软件的优化模块,基于二次模型对SS-AD参数进行优化。结果表明,最大产气量为265 mL gVS-1在不考虑其他因素的情况下,ISC为23.4%,T为47.7°C, C/N为17.2。值得注意的是,优化后的碳氮比较低,说明在SS-AD过程中需要额外添加大量尿素或其他氮源,这会增加运行成本。此外,低C/N比可能阻碍SS-AD沼地的堆肥[38].Torres-Climent等人报道,C/N比为28-31时,在堆肥堆肥过程中温度上升最快[39].此外,SS-AD需要一个相对较低的温度,因为它的稳定性和较低的加热能源成本。因此,设定的目标是最大化沼气产量和C/N比,同时最小化工艺温度。具体而言,对于优化,温度和C/N比的重要性被认为是重要的(+),而沼气产量被认为是最重要的(+++++)。结果表明,沼液产气量为241.4 mL gVS-1达到了47.3°C, 而且 由于优化后的ISC、C/N比、T等参数与本研究设计的参数较为接近,因此没有进一步进行SS-AD的验证实验。

3.6.细菌群落多样性的比较

20 d后,从运行1到运行14的SS-AD样品中进一步对细菌群落进行16S rRNA基因扩增测序。如表所示5,每个样品得到16877 ~ 33,006个不同的高质量序列。对所有序列进行对齐和聚类,以97%的序列一致性计算操作分类单位(OTUs),得到1105个OTUs,测序深度为16000 reads / sample,覆盖率为99.0 ~ 99.4%。结果表明,60°C(除S6外)微生物群落的丰富度Chao 1估计量和Shannon多样性指数均低于50°C,说明50°C的微生物群落总体上比60°C更为复杂。用主坐标分析(PCoA)描述了SS-AD样品间微生物群落的差异,如图所示3.。PCoA的前两个轴分别解释了42.19%和22.09%的方差,或总共解释了64.28%的方差。该分析还表明,SS-AD样品之间存在明显的群落结构,根据孵育温度(即40℃、50℃和60℃)可以分为三组,除了S11, S11过度酸化(图)4).


样本 序列 观察到的物种 曹国伟1 香农指数 报道

S1 27252 777.8 773.74 4.84 99.10%
S2 26466 607.56 641.6 3.8 99.10%
S3 31804 731.53 739.76 4.67 99.10%
S4 16963 636.68 660.15 4.14 99.10%
S5 16877 627.73 609.84 4.31 99.20%
S6 33006 812.68 805.12 4.73 99.00%
S7 20373 615.82 608.88 4.52 99.40%
S8 27445 784.3 671.71 3.87 99.00%
S9 25602 767.25 763.11 4.77 99.10%
S10 24824 709.31 705.33 4.32 99.00%
S11 27304 699.89 712.33 4.75 99.20%
S12 17586 704.69 720.62 4.42 99.10%
24440 680.86 720.56 4.19 99.10%
S14系列 25193 621.92 623.55 4.17 99.20%

在SS-AD样品中发现了10个主要门,占每个门总序列的1%以上。这个结果并不令人惊讶,因为在不同的操作参数下观察到这些门的相对丰度有明显的差异。厚壁菌门而且拟杆菌门已被多次报道为不同厌氧消化器的主要门[40].在这项研究中,厚壁菌门结果表明,在50℃和60℃温度下,该门为最优势门,占细菌总序列的65 ~ 90%;的百分比厚壁菌门在40°C条件下,除S7(27%)外,SS-AD样品的序列为37.5-60%。拟杆菌门在40℃时为第二流行门(18.62 ~ 28.37%,除S7外),但在50℃和60℃时仅占总序列的0.76 ~ 12.21%。这些观察结果的丰度更高厚壁菌门和较低的丰度拟杆菌门在50-60°C和40°C的工艺温度下,与之前的研究结果一致[4142的竞争优势厚壁菌门拟杆菌门在高温下[40].对于门来说Thermotogae除S12(2.85%)外,60℃下序列的百分比(2.07 ~ 5.45%)远高于其他温度下序列的百分比(0.15 ~ 1.29%)。由于SS-AD的失败,S7的主要菌门在40°C时与其他样品明显不同(图1)4(一)),包含较低百分比的厚壁菌门序列和拟杆菌门序列和更高的百分比变形菌门序列。它还指出,过度酸化的S11含有更高比例的变形菌门Aminicenantes放线菌,Nitrospirae序列和较低的百分比厚壁菌门在50°C条件下,比其他样品有明显的差异。

在一个或多个序列中包含≥1%的reads的SS-AD样本共被鉴定出18个类梭状芽胞杆菌BacteroidiaAnaerolineae,OPB54是主要的社区(图4 (b)).其中,有班级梭状芽胞杆菌与水解、酸发生和乙酰发生步骤有关[40].OPB54以前在木质纤维素生物质的富集培养中发现,是在高水平醋酸盐喂养的沼气池中最丰富的厌氧乙酸氧化属[4344].S13和S14样本之间的差异,具有相同的操作参数,在类水平上是非常小的,其中OPB54_norank在门中厚壁菌门是最占优势的属(图S2).值得注意的是,该区的沼气产量和相对丰度OPB54而且BacteroidiaSS-AD在20 d后可以用二次模型很好地拟合4 (c)), 这意味着OPB54而且Bacteroidia在农业废弃物嗜热菌SS-AD的产甲烷代谢中发挥重要作用。

4.结论

优化工艺参数,即温度(40 ~ 60℃)、初始固相含量(17.5 ~ 32.5%)和C/N比(15 ~ 32:1),对提高农业废弃物的耐热SS-AD性能具有重要意义。除ISC外,所有因子在产气量二次模型中均显著。在3个操作参数中,碳氮比对沼气产量的影响最大,其次是温度,沼气产量最高为241.4 mL gVS-1可达到47.3℃, 而且 SS-AD处理20 d后,PCoA呈现出明显的群落结构,除酸化过度的SS-AD样品外,PCoA可根据孵育温度分为3组。沼气产气量及相对丰度OPB54而且Bacteroidia20 d后SS-AD可以很好地用二次模型拟合,这意味着OPB54而且Bacteroidia在产甲烷代谢中发挥重要作用。

数据可用性

用于支持本研究结果的数据可根据要求从通讯作者处获得。

信息披露

资金来源在研究设计、数据收集和分析、出版决定或稿件准备中没有作用。

利益冲突

没有需要声明的冲突。

致谢

感谢生态环境部南京环境科学研究所中央公益科研院所基础研究基金(No.;上海市高等学校特聘教授(东方学者)(20160301号);TP2017041)和国家重点研发计划项目(2016YFD0800601)。

补充材料

图S1:本研究使用的SS-AD反应器。图S2: SS-AD 20 d后的主要细菌属(最丰富的50个属的列表)。补充材料

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