李 新, 李江, 2, 3, 吳永貴, 2, 3, 孫夢(mèng)陽(yáng), 楊 釗, 鄭 磊

(1.貴州大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院， 貴陽(yáng) 550025； 2.貴州省普通高等學(xué)校喀斯特環(huán)境生態(tài)工程研究中心， 貴陽(yáng) 550025； 3.貴州大學(xué) 應(yīng)用生態(tài)研究所， 貴陽(yáng) 550025)

活性污泥法處理污水過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥，數(shù)量一般為污水處理量的0.3%～0.5%(以含水率97%計(jì))[1]，隨著我國(guó)工業(yè)化水平提高和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，大量污水處理廠興建并投入運(yùn)行，污泥產(chǎn)量也同步大幅提高。2015年全國(guó)污泥(含水率80%)產(chǎn)生量約3400萬(wàn)t[2]。污泥中的有機(jī)質(zhì)和病原菌、持久性有機(jī)污染物、重金屬等有毒有害物質(zhì)若未經(jīng)穩(wěn)定、無(wú)害處理，進(jìn)入環(huán)境后會(huì)引發(fā)水體和土壤的二次污染。污泥厭氧消化可以實(shí)現(xiàn)污泥處理的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化以及資源化，近年來(lái)，厭氧消化已經(jīng)成為污泥穩(wěn)定處理的有效方式之一[3,4]。但剩余污泥中的C/N值較低，進(jìn)行厭氧消化處理往往產(chǎn)氣率低且有機(jī)污染物降解效果差。污泥和高有機(jī)質(zhì)物質(zhì)聯(lián)合厭氧消化成為目前厭氧消化領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一，聯(lián)合厭氧消化可改善污泥的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和增加可降解有機(jī)物的負(fù)荷從而提高沼氣產(chǎn)量[5-6]。

目前，關(guān)于污泥聯(lián)合厭氧消化的研究主要集中在污泥與秸稈和城市生活垃圾方面[7-9]，秸稈和城市生活垃圾中均含有半纖維素、纖維素和難降解的木質(zhì)素。木質(zhì)素及其改性物質(zhì)可用于共混材料、高效液體燃料、高分子聚合樹(shù)脂炭纖維和精細(xì)化學(xué)品等方面[10]，但其在厭氧消化過(guò)程中會(huì)延長(zhǎng)聯(lián)合厭氧消化的時(shí)間，降低聯(lián)合厭氧消化的穩(wěn)定性及產(chǎn)氣效率。將半纖維素、纖維素和木質(zhì)素分離，分離后的半纖維素或纖維素與污泥聯(lián)合厭氧消化可能更有利于厭氧消化的進(jìn)行，且纖維素是世界上最豐富的天然有機(jī)物，占植物界碳含量的50%以上，每年通過(guò)光合作用可合成約1.5×1012t。纖維素資源目前大部分未能被有效利用，開(kāi)拓纖維素在新技術(shù)、新材料和新能源中的應(yīng)用，已成為熱點(diǎn)課題之一。武春燕和卜玉山[11]通過(guò)對(duì)纖維素、蛋白胨、淀粉和木質(zhì)素的產(chǎn)氣特性差異進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，纖維素的累積產(chǎn)甲烷量?jī)H次于蛋白胨。而產(chǎn)甲烷還原條件下，關(guān)于纖維素和污泥聯(lián)合厭氧消化對(duì)產(chǎn)氣性能的影響，目前鮮見(jiàn)相關(guān)研究報(bào)道。本文通過(guò)研究污泥與不同含量的纖維素聯(lián)合厭氧消化對(duì)污泥產(chǎn)氣性能及微生物形態(tài)的影響。以期為高產(chǎn)量、低C/N的城市污泥與纖維素含量較高的秸稈的資源化和能源化利用提供理論參考和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 污泥與纖維素的來(lái)源與特征

實(shí)驗(yàn)所用剩余污泥均采集于貴陽(yáng)市某污水處理廠SBR工藝處理后的污泥濃縮池，命名為FS，剩余污泥采集過(guò)程中用1 mm鋼篩過(guò)濾，去除較大顆粒雜質(zhì)，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后儲(chǔ)存在4℃條件下備用。厭氧消化接種污泥采集于污泥與纖維素合適添加比例的厭氧消化預(yù)實(shí)驗(yàn)裝置中，分別命名為AS-1，AS-2，AS-3，AS-4，其中AS-1為單一的剩余污泥厭氧消化，AS-2，AS-3，AS-4分別按照VS污泥∶VS纖維素=5∶1, 2∶1，1∶1添加不同含量的纖維素所形成的厭氧消化污泥。實(shí)驗(yàn)所用纖維素購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，白色粉末狀，灼燒殘?jiān)?以硫酸鹽計(jì))≤0.08%。剩余污泥和接種污泥的基本性質(zhì)如表1所示。

表1 剩余污泥與接種污泥基本性質(zhì)

注：TS為總固體，VS為揮發(fā)性固體。

1.2 試驗(yàn)裝置

厭氧消化反應(yīng)器采用5 mm厚有機(jī)玻璃制成(見(jiàn)圖1)，反應(yīng)器分內(nèi)外兩層，總體積為11 L。內(nèi)層消化罐容積為7 L，有效容積為5 L；外層以功率2 W的微型潛水泵輸送溫度為35℃±1℃的恒溫流動(dòng)水為內(nèi)層反應(yīng)保溫和水封，流動(dòng)相水采用恒溫水浴鍋加熱。反應(yīng)器采用機(jī)械攪拌，攪拌軸與容器間采用水封密閉，內(nèi)層設(shè)有溫度監(jiān)測(cè)器。裝置頂部設(shè)置有進(jìn)樣口、排氣口及氮?dú)馊肟冢渲信艢饪诮訚袷搅髁坑?jì)監(jiān)測(cè)每日產(chǎn)氣量；氮?dú)饪诮尤氲獨(dú)?，在進(jìn)出樣過(guò)程中充入氮?dú)?，使厭氧環(huán)境處于平衡狀態(tài)。取樣口設(shè)置于反應(yīng)器的中、下層。

圖1 厭氧消化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖

1.攪拌機(jī)； 2.溫度顯示器； 3.排氣管接口； 4.氮?dú)夤芙涌冢?5.進(jìn)泥管接口； 6.夾套出水口； 7.排泥閥門(mén)1； 8.攪拌槳； 9.溫度探頭； 10.排泥閥門(mén)2； 11.夾套進(jìn)水口

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 反應(yīng)器的啟動(dòng)與運(yùn)行

反應(yīng)裝置采用中溫消化(35℃±1℃)，機(jī)械攪拌，接種培養(yǎng)法啟動(dòng)反應(yīng)器。分4個(gè)實(shí)驗(yàn)組探究纖維素對(duì)剩余污泥厭氧消化產(chǎn)氣性能及微生物形態(tài)的影響，4個(gè)實(shí)驗(yàn)組分別命名為CK，CA，CB，CC，其中CK組為未添加纖維素的對(duì)照組，CA，CB，CC組纖維素的添加量分別按照VS污泥∶VS纖維素=5∶1，2∶1，1∶1的含量添加。進(jìn)樣污泥含水率分別為97.23%±0.07%，96.84%±0.19%，96.38%±0.15%和95.85%±0.21%，屬于傳統(tǒng)厭氧消化污泥含固率(3%～5%)的范圍。實(shí)驗(yàn)首次投入反應(yīng)器容積1/3的厭氧消化污泥作為接種污泥，之后按10%的投配率投加污泥至反應(yīng)器有效體積。放置3 d，之后每天按5%投配率投加剩余污泥1次，并排出等量消化污泥，并每天記錄產(chǎn)氣量變化。產(chǎn)氣量穩(wěn)定后采用BIOGAS5000(英國(guó)GEOTECH公司)連續(xù)7 d檢測(cè)沼氣成份。

1.3.2 產(chǎn)甲烷活性測(cè)試

厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性測(cè)試采用甲烷勢(shì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(AMPTS II，Bioprocess Control , 瑞典)。測(cè)試時(shí)，以乙酸鹽為基質(zhì)，配制濃度為 2.0 g·L-1COD的乙酸鈉溶液。厭氧污泥與基質(zhì)的體積按VSS∶COD為2∶1[12]。將基質(zhì)與厭氧污泥裝入反應(yīng)瓶(總體積 640 mL，工作體積 400 mL)，裝上橡膠塞，插入攪拌器并擰緊，放入水浴鍋，連接反應(yīng)瓶與堿液吸收系統(tǒng)和氣體流量計(jì)，向每個(gè)反應(yīng)瓶充氮?dú)?分鐘，驅(qū)除反應(yīng)瓶?jī)?nèi)殘留的空氣，保持厭氧條件。采用蒸餾水代替同體積的基質(zhì)作空白實(shí)驗(yàn)，以扣除厭氧污泥本身所產(chǎn)的氣體產(chǎn)量。測(cè)試過(guò)程中，水浴鍋溫度設(shè)置為(35.0±0.5)℃，反應(yīng)瓶產(chǎn)生的沼氣經(jīng)堿液吸收系統(tǒng)去除所含酸性氣體(CO2，H2S)后，余下的甲烷氣體通過(guò)濕式氣體流量計(jì)監(jiān)測(cè)。

1.3.3 微生物形態(tài)測(cè)定

向取出的污泥樣品中加入2.5%的戊二醛溶液，4℃條件下放置過(guò)夜。然后去掉固定液，用0.5 mol·L-1磷酸緩沖液(pH值7.0)漂洗樣品2次，每次5 min。之后依次用濃度為30%，50%，70%和 90%的乙醇進(jìn)行梯度脫水處理，每換一次乙醇溶液都需經(jīng)3000 r·min-1離心5 min，最后用叔丁醇置換，冷凍干燥。將樣品固定在樣品臺(tái)上，噴金鍍膜后用掃描電鏡(S-3400N型，日本日立公司)觀察。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

所有數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Office Excel 2010進(jìn)行處理和分析，采用Oringin8.5.1進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 污泥與纖維素混合后的C/N變化

在厭氧消化過(guò)程中，C/N對(duì)厭氧消化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有先決性作用。C/N太高，細(xì)胞的氮量不足，消化液的緩沖能力低，pH值較易降低；C/N太低，氮量過(guò)多，pH值可能上升，銨鹽容易積累，會(huì)抑制消化進(jìn)程。眾多研究表明，厭氧細(xì)菌生長(zhǎng)的合適碳氮比為20～30之間，且最佳比例為25[13-14]。但也有研究表明，大多數(shù)傳統(tǒng)厭氧消化系統(tǒng)在較低的C/N條件下才能穩(wěn)定運(yùn)行。Romano[15]等在中溫條件下對(duì)洋蔥汁和污泥(含固率<5%)進(jìn)行厭氧共消化時(shí)發(fā)現(xiàn)，C/N維持在15時(shí)系統(tǒng)較穩(wěn)定，當(dāng)C/N由13.7提高到20.3時(shí)，系統(tǒng)由于堿度過(guò)低而運(yùn)行失敗。Zhu[16]等以厭氧消化污泥作為接種物對(duì)玉米稈進(jìn)行中溫厭氧消化，當(dāng)C/N超過(guò)21時(shí)，pH值發(fā)生驟降，系統(tǒng)運(yùn)行失敗。

本實(shí)驗(yàn)采用的剩余污泥C/N為5.9±0.26，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于厭氧消化的合適C/N。纖維素作為1種含碳量較高的物質(zhì)，按照VS污泥∶VS纖維素=5∶1，2∶1，1∶1的含量添加，如圖2所示，CA。CB，CC這3個(gè)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)泥的C/N分別達(dá)到7.4±0.03，9.8±0.13，12.9±0.98。厭氧消化過(guò)程中，反應(yīng)器內(nèi)污泥的pH值為6.64～7.20，氧化還原電位為-315～-275 mV, 含水率均在97.40%左右波動(dòng)，氨氮含量為128.24～317.41 mg·L-1，pH值和氨氮含量隨纖維素添加量增加而降低，但均符合厭氧消化相關(guān)參數(shù)要求，四組厭氧消化反應(yīng)器運(yùn)行良好。纖維素的添加有利于改善厭氧消化混合物料的營(yíng)養(yǎng)平衡，增加系統(tǒng)中微生物的種類(lèi)和數(shù)量，改善微生物的生存環(huán)境和對(duì)污泥的消化，提高系統(tǒng)緩沖能力和沼氣產(chǎn)量，對(duì)厭氧消化具有促進(jìn)作用。

圖2 纖維素添加量對(duì)進(jìn)泥中C/N的影響

2.2 污泥厭氧消化過(guò)程中的日產(chǎn)氣量變化

污泥厭氧消化不僅可以去除有機(jī)質(zhì), 實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化, 還可以產(chǎn)生可回收利用的能源(沼氣)。如圖3所示，纖維素含量的添加顯著增加了污泥厭氧消化的日產(chǎn)氣量：CK，CA，CB，CC這4個(gè)實(shí)驗(yàn)組在半連續(xù)進(jìn)樣的前3 d日產(chǎn)氣量逐漸升高，隨后呈現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象。CK，CA兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組在第15天出現(xiàn)產(chǎn)氣高峰，CB和CC兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組在第20天出現(xiàn)產(chǎn)氣高峰，說(shuō)明污泥固體濃度(TS)的增加(4個(gè)實(shí)驗(yàn)組的TS濃度分別為2.83%±0.17%，3.21%±0.21%，3.63%±0.15%和4.31%±0.28%對(duì)厭氧消化的日產(chǎn)氣高峰具有延遲效應(yīng)[17]。CK，CA，CB，CC這4個(gè)實(shí)驗(yàn)組的反應(yīng)系統(tǒng)在24 d后趨向穩(wěn)定，日產(chǎn)氣量也分別穩(wěn)定在250 mL，600 mL，1200 mL和2300 mL左右，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組(CA，CB，CC)日產(chǎn)氣量分別約為CK組日產(chǎn)氣量的2.4倍，4.8倍和9.2倍。Sosnowski[5]等將城市有機(jī)垃圾與剩余污泥1∶3混合后，C/ N從9.3提高到14. 2，產(chǎn)氣量是污泥單獨(dú)進(jìn)行消化的2倍。袁海榮[7]等將剩余污泥和小麥秸稈聯(lián)合厭氧消化，在C/N為25時(shí)，日產(chǎn)氣量是污泥單獨(dú)進(jìn)行消化的1.6倍。以上研究結(jié)果的日產(chǎn)氣量均低于本研究的日產(chǎn)氣量，這可能是城市生活垃圾和小麥秸稈中存在的其他物質(zhì)影響厭氧消化的產(chǎn)氣效率。

圖3 纖維素添加量對(duì)日產(chǎn)氣量的影響

2.3 污泥厭氧消化穩(wěn)定期氣體成分變化

在聯(lián)合厭氧消化穩(wěn)定期，通過(guò)7 d連續(xù)監(jiān)測(cè)厭氧消化系統(tǒng)中的CH4和CO2含量變化，CH4和CO2含量的變化趨勢(shì)如圖4所示。由圖4 可以看出，不同含量的纖維素添加可以提高厭氧消化系統(tǒng)中CH4含量；CK，CA，CB，CC這4個(gè)實(shí)驗(yàn)組中CH4所占比例分別約為25%，40%，50%和50%。污泥與其他有機(jī)物混合厭氧消化，CH4含量在50%～70%之間波動(dòng)[18-19]，這與本研究的結(jié)果基本一致。CK組CH4含量較低，這主要可能受污泥底物中有機(jī)成分的性質(zhì)影響[7]，纖維素的添加可改善厭氧消化過(guò)程中的微生物生存環(huán)境，且可促進(jìn)纖維素酶的產(chǎn)生。纖維素酶能夠有效提高厭氧消化過(guò)程中生物質(zhì)的水解[20]，使厭氧消化系統(tǒng)中的有機(jī)成分和種類(lèi)增加。CB和CC兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組CH4所占比例基本一致，主要可能是因?yàn)镃C實(shí)驗(yàn)組纖維素添加量相對(duì)于其它實(shí)驗(yàn)組較高，有機(jī)負(fù)荷的增加可改變反應(yīng)器中微生物的生存環(huán)境，對(duì)不同產(chǎn)甲烷菌的豐度產(chǎn)生影響，從而影響了CH4的含量。

圖4 纖維素添加量對(duì)厭氧消化穩(wěn)定期CH4 含量的影響

圖5 纖維素添加量對(duì)厭氧消化穩(wěn)定期CO2 含量的影響

由圖5可知，纖維素的添加可以增加厭氧消化系統(tǒng)中的CO2含量，其中CB和CC兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組中的CO2含量增加比例明顯，CC實(shí)驗(yàn)組中CO2比例達(dá)到30%左右，但CA實(shí)驗(yàn)組中CO2含量增加不明顯。Quantin[21]等研究表明，通過(guò)添加纖維素處理的厭氧消化實(shí)驗(yàn)組中CO2含量升高，與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果一致。沼氣中含30%～40% 的CO2穩(wěn)定運(yùn)行的厭氧反應(yīng)器體系內(nèi)的pH值<7[22]。這與CC組中的pH值為6. 64相互印證，且可以進(jìn)一步解釋CC組CH4所占比例與CB組相同，這也與CC組反應(yīng)體系中的pH值相對(duì)較低有關(guān)。

2.4 污泥厭氧消化穩(wěn)定期產(chǎn)甲烷活性

產(chǎn)甲烷菌是厭氧消化的眾多微生物中對(duì)環(huán)境條件和操作條件最敏感的菌種。產(chǎn)甲烷活性(specific methanogenic activity, SMA)即單位質(zhì)量的厭氧污泥(以VSS計(jì))在單位時(shí)間內(nèi)將特定基質(zhì)轉(zhuǎn)化成CH4的量，能夠評(píng)價(jià)出厭氧污泥去除COD生成CH4的潛力，是檢驗(yàn)厭氧污泥活性和評(píng)估厭氧消化反應(yīng)器運(yùn)行效果的重要參數(shù)[23]。

圖6 不同處理組的CH4累積產(chǎn)量

利用甲烷勢(shì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)CK，CA，CB，CC這4個(gè)實(shí)驗(yàn)組的產(chǎn)甲烷活性進(jìn)行了測(cè)試，4個(gè)實(shí)驗(yàn)組的甲烷累積產(chǎn)量在測(cè)試5天后趨于穩(wěn)定，如圖5所示。隨纖維素添加量的增大，4個(gè)實(shí)驗(yàn)組累積CH4呈現(xiàn)不同程度的增加。

累積產(chǎn)氣量曲線的斜率最大值即為產(chǎn)甲烷活性， mL·g-1VSS·d-1，CK，CA，CB，CC這4個(gè)實(shí)驗(yàn)組的產(chǎn)甲烷活性結(jié)果如圖6所示。4個(gè)實(shí)驗(yàn)組的產(chǎn)甲烷活性分別為 45 mL·g-1VSS·d-1，73 mL·g-1VSS·d-1，94 mL·g-1VSS·d-1和120 mL·g-1VSS·d-1。按照VS污∶VS纖維素=5∶1，2∶1，1∶1的添加條件，纖維素添加組的SMA相對(duì)對(duì)照組的SMA分別提高62.6%，110.3% 和168.5%。實(shí)驗(yàn)表明，纖維素的添加顯著促進(jìn)了產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)甲烷活性。這也與4個(gè)實(shí)驗(yàn)組實(shí)際運(yùn)行情況的甲烷含量變化趨勢(shì)一致。尹軍[24]研究表明，將初沉污泥、消化污泥和剩余污泥按照1∶1∶1混合后厭氧消化，產(chǎn)甲烷相的SMA在50～310 mL·g-1VSS·d-1波動(dòng)。又有研究表明[25]，初沉污泥在投配率為5%的條件下，容積為5 L的消化池中污泥的SMA為17～48 mL·g-1VSS·d-1，。這與本實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組中污泥的產(chǎn)甲烷活性基本一致。

2.5 污泥中厭氧消化穩(wěn)定期細(xì)胞形態(tài)觀察

由圖8～圖15穩(wěn)定期的厭氧消化污泥SEM圖片可知:穩(wěn)定期的厭氧消化污泥表面的微生物主要由球狀菌、桿狀菌和絲狀菌組成，微生物種類(lèi)較為豐富，微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。CK-1(見(jiàn)圖6)和CK-2(見(jiàn)圖7)表示對(duì)照組穩(wěn)定期厭氧消化污泥中的微生物分布，SEM顯示未添加纖維素的對(duì)照組主要菌群有絲狀菌、短桿菌和球狀菌組成。各種菌群分布不是十分均勻，大多數(shù)菌群都是混棲分布，絲狀菌纏繞成團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)桿菌和球狀菌有包裹現(xiàn)象，這樣可能會(huì)產(chǎn)生不同菌群之間的相互競(jìng)爭(zhēng)作用，厭氧微生物難以形成菌膠團(tuán)，微生物活性較低，這可以進(jìn)一步證明CK組的產(chǎn)氣性能低于纖維素添加組。

圖9 厭氧消化污泥穩(wěn)定期CK-2的SEM圖

圖10 厭氧消化污泥穩(wěn)定期CA-1的SEM圖

圖11 厭氧消化污泥穩(wěn)定期CA-2的SEM圖

圖12 厭氧消化污泥穩(wěn)定期CB-1的SEM圖

圖13 厭氧消化污泥穩(wěn)定期CB-2的SEM圖

圖14 厭氧消化污泥穩(wěn)定期CC-1的SEM圖

圖15 厭氧消化污泥穩(wěn)定期CC-2的SEM圖

CA-1和CA-2在纖維素添加量按照VS污泥∶VS纖維素=5∶1的條件下，穩(wěn)定期厭氧消化污泥中的微生物主要為球狀菌和長(zhǎng)桿狀菌，絲狀菌明顯減少。球狀菌菌落呈現(xiàn)成團(tuán)生長(zhǎng)，且以桿狀菌為骨架。CB-1和CB-2在纖維素添加量按照VS污泥∶VS纖維素=2∶1的條件下，穩(wěn)定期厭氧消化污泥中的微生物多數(shù)為球狀菌，部分為長(zhǎng)桿菌和短桿菌，對(duì)比其它3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，球狀菌數(shù)量增加明顯且最多，菌落呈現(xiàn)成團(tuán)生長(zhǎng)。CC-1和CC-2在纖維素添加量按照VS污泥∶VS纖維素=1∶1的條件下，穩(wěn)定期厭氧消化污泥中的微生物主要為絲狀菌和球狀菌，絲狀菌菌落數(shù)量最大，絲狀菌成團(tuán)纏繞生長(zhǎng)，但整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未出現(xiàn)絲狀菌膨脹現(xiàn)象。纖維素的添加明顯改變厭氧消化污泥中的菌落結(jié)構(gòu)，與CK組相比，CA和CB實(shí)驗(yàn)組增加了球狀菌的數(shù)量，CC實(shí)驗(yàn)組增加了絲狀菌的數(shù)量，且纖維素的添加改變了厭氧消化污泥中微生物生長(zhǎng)的微生態(tài)環(huán)境，同一菌種成團(tuán)生長(zhǎng)，可以減小各菌種之間的互相抑制作用，微生物活性較高，這與前面所得的CH4含量和產(chǎn)甲烷活性增大的研究結(jié)果相互印證。

3 結(jié)論

(1) 污泥與纖維素按照VS污泥∶VS纖維素=5∶1，2∶1，1∶1的含量添加，C/N從5.9分別提高到7.4，9.8，12.9，較大地提高了厭氧消化混合物料的營(yíng)養(yǎng)平衡，有利于厭氧消化的進(jìn)行。

(2) CA，CB，CC這3個(gè)實(shí)驗(yàn)組日產(chǎn)氣量分別約為CK組日產(chǎn)氣量的2.4倍，4.8倍和9.2倍；CH4所占比例分別約為25%，40%，50%和50%；SMA分別為45 mL·g-1VSS·d-1，73 mL·g-1VSS·d-1，94 mL·g-1VSS·d-1和120 mL·g-1VSS·d-1。

(3) 穩(wěn)定期的厭氧消化污泥表面的微生物組成與添加纖維素的含量有關(guān)。與絲狀菌、短桿菌和球狀菌混棲且不均勻分布的對(duì)照組相比，污泥與纖維素按照VS污泥∶VS纖維素=5∶1，2∶1的比例添加，可以促進(jìn)球狀菌和桿狀菌的生長(zhǎng)，球狀菌菌落呈現(xiàn)成團(tuán)生長(zhǎng)，且以桿狀菌為骨架。球狀菌的數(shù)量隨著纖維素添加而增多；當(dāng)污泥與纖維素按照VS污泥∶VS纖維素=1∶1的比例添加時(shí)，穩(wěn)定期厭氧消化污泥中的微生物主要為絲狀菌和球狀菌，絲狀菌菌落數(shù)量最大，絲狀菌成團(tuán)纏繞生長(zhǎng)。

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