隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，蔬菜作物的種植量在農(nóng)作物中所占的比重降越來(lái)越大。蔬菜生產(chǎn)具有區(qū)域性和集中性,尤其在蔬菜生產(chǎn)基地、加工廠、中轉(zhuǎn)運(yùn)輸站以及城鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)菜市場(chǎng)，會(huì)產(chǎn)生大量蔬菜廢棄物。我國(guó)每年產(chǎn)生的蔬菜廢棄物高達(dá)1億t。蔬菜廢棄物的特點(diǎn)是含水率和有機(jī)質(zhì)含量高，且極其易腐，不適合現(xiàn)有填埋、焚燒等生活垃圾主流處理技術(shù)。但是，該特點(diǎn)適宜進(jìn)行厭氧消化處理，通過(guò)厭氧消化處理，不僅可以獲得清潔能源，生物燃?xì)猓€可以將消化剩余物用作有機(jī)肥。然而，由于蔬菜廢棄物的易腐和可溶性碳水化合物含量較高的特點(diǎn)，其在厭氧消化過(guò)程中極易酸化，抑制產(chǎn)甲烷菌，最終導(dǎo)致厭氧系統(tǒng)失穩(wěn)和停止產(chǎn)氣，影響生物燃?xì)夤こ痰倪B續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
針對(duì)蔬菜廢棄物厭氧消化容易酸化失穩(wěn)的問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所李東博士通過(guò)沖擊負(fù)荷試驗(yàn)開(kāi)展蔬菜廢棄物高溫厭氧消化失穩(wěn)診斷和功能微生物群落研究。研究表明，氨氮的流失和碳酸氫鹽堿度的下降是造成系統(tǒng)失穩(wěn)的原因，耦合參數(shù)CH4/CO2 和 BA/TA可以作為較好的失穩(wěn)預(yù)警指標(biāo)；與高溫系統(tǒng)比中溫系統(tǒng)更容易失穩(wěn)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)不同，本研究中高溫發(fā)酵系統(tǒng)比中溫發(fā)酵系統(tǒng)能夠耐受更高的有機(jī)負(fù)荷，中溫發(fā)酵系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有機(jī)負(fù)荷為1.0 gVS/(L ? d)，而高溫發(fā)酵系統(tǒng)在1.5 gVS/(L ? d)的負(fù)荷條件下雖有輕微失穩(wěn)，但是系統(tǒng)能夠自我恢復(fù)且穩(wěn)定運(yùn)行在該負(fù)荷條件下；啟動(dòng)初期優(yōu)勢(shì)微生物為氫型產(chǎn)甲烷菌(HM)，穩(wěn)定期為乙酸營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌（AM），在輕微失穩(wěn)和自我恢復(fù)期為互營(yíng)乙酸氧化菌（SAOB），正是由于互營(yíng)乙酸氧化菌的乙酸氧化作用解除了有機(jī)酸對(duì)產(chǎn)甲烷菌的抑制，已經(jīng)輕微酸化的系統(tǒng)能夠自我恢復(fù)。蔬菜廢棄物高溫厭氧消化系統(tǒng)中主要的互營(yíng)乙酸氧化菌為Thermotogaceae科的S1屬。
本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（21476222）、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)人才項(xiàng)目（2017423）等的支持。相關(guān)成果“Instability diagnosis and syntrophic acetate oxidation during thermophilic digestion of vegetable waste”為題發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域的國(guó)際頂級(jí)期刊Water Research上.
過(guò)程圖