隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長,餐廚垃圾(FW)和污水處理廠剩余污泥(WAS)的產(chǎn)量增長迅速。厭氧發(fā)酵是實現(xiàn)剩余污泥和餐廚垃圾穩(wěn)定化、減量化和資源化的主流技術(shù)之一,且其可產(chǎn)生高附加值的揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)等產(chǎn)物。我國剩余污泥的碳氮比(C/N)為4.6~5.0,餐廚垃圾的C/N為10~30,而厭氧發(fā)酵技術(shù)適宜的C/N為10~20,選擇適當配比的剩余污泥和餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵可提高有機質(zhì)轉(zhuǎn)化效能。
水解階段是厭氧發(fā)酵的主要限速步驟。電化學預處理技術(shù)(EPT)被認為是強化厭氧發(fā)酵水解產(chǎn)酸的有效手段之一,EPT通過電化學過程產(chǎn)生強氧化性物質(zhì),可破壞污泥細胞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu),有利于胞內(nèi)有機質(zhì)溶出,進而提高厭氧發(fā)酵的VFAs產(chǎn)量。由于餐廚垃圾中含鹽量(主要為NaCl)較高(約為0.34%~6.4%),這些鹽分經(jīng)過電化學預處理后可生成活性氯化物(RCS),一方面RCS具有強氧化性,可促進胞內(nèi)有機質(zhì)溶出,富集篩選發(fā)酵功能菌;另一方面其濃度過高會抑制厭氧發(fā)酵菌的活性,降低產(chǎn)酸效能。因此,探究鹽度對電化學預處理后厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的影響,可確定剩余污泥-餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵的最佳鹽度和適宜RCS濃度范圍,進而提高發(fā)酵功能菌占比和VFAs產(chǎn)量,但截至目前尚未見相關(guān)方面的研究報道。鑒于此,筆者研究了不同鹽度(3、6和10g/L,以NaCl計,下同)對電化學預處理后剩余污泥-餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸的影響,測定預處理前后有機質(zhì)溶出情況和RCS濃度,考察厭氧發(fā)酵過程中VFAs產(chǎn)量及組成、微生物群落結(jié)構(gòu)及數(shù)量的變化,探究最佳鹽度。
1、材料與方法
1.1 實驗材料
實驗用剩余污泥取自武漢市湯遜湖污水處理廠二沉池,經(jīng)5mm篩網(wǎng)過濾后,用去離子水清洗3次以去除雜質(zhì)和鹽分。餐廚垃圾取自華中科技大學東園學生食堂,主要成分為肉、蔬菜和米飯,除去懸浮油脂和鹽分后用攪拌器研磨成漿液狀態(tài)。剩余污泥和餐廚垃圾均于4℃冰箱中保存。厭氧共發(fā)酵所用接種物取自實驗室規(guī)模的中溫半連續(xù)餐廚垃圾厭氧發(fā)酵罐。分別檢測接種污泥、剩余污泥和餐廚垃圾的pH、總懸浮固體(TSS)、揮發(fā)性懸浮固體(VSS)、溶解性化學需氧量(SCOD)、碳水化合物、溶解性蛋白質(zhì)和氨氮等常規(guī)指標,具體見表1。

1.2 電化學預處理實驗
1.2.1 電化學預處理裝置
電化學預處理實驗裝置由電化學工作站、電極、2000mL燒杯和磁力攪拌器組成,如圖1所示。電化學工作站可提供穩(wěn)定電壓,電極采用4片網(wǎng)狀電極交替組成,根據(jù)前期研究結(jié)果,兩片為表面涂覆釕銥金屬氧化物涂層(Ti/IrO2-RuO2)的鈦基陽極板,兩片為純鈦基的陰極板,連接桿長12.0cm,電極網(wǎng)長6.0cm、寬5.0cm,極板間距為1.0cm。本實驗使用5V恒定電壓,采用磁力攪拌器對剩余污泥-餐廚垃圾進行攪拌混勻,避免電化學預處理過程中基質(zhì)沉降,轉(zhuǎn)速為180r/min。

1.2.2 電化學預處理實驗設(shè)計
根據(jù)前期研究結(jié)果,按照剩余污泥和餐廚垃圾比例為1∶1(以VSS計)配制3組混合基質(zhì)。燒杯有效容積為1000.0mL,分別投加419.7mL剩余污泥、29.5mL餐廚垃圾和550.8mL去離子水。配制后混合基質(zhì)的TSS為8.6g/L,VSS為6.0g/L。根據(jù)前期實驗結(jié)果和相關(guān)文獻,向每組混合基質(zhì)中加入不同劑量的NaCl,控制鹽度分別為3、6和10g/L。將配制好的3組混合基質(zhì)在5V恒定電壓下處理60min,并在室溫下避光放置0.5d作為實驗組,分別命名為S3-EPT、S6-EPT和S10-EPT,以相同鹽度梯度但不進行電化學預處理的混合基質(zhì)作為對照組,分別命名為S3-Blank、S6-Blank和S10-Blank。分別在電化學預處理開始前和結(jié)束后取3~5mL混合基質(zhì)樣品,采用0.45µm過濾器過濾,分析SCOD、碳水化合物、溶解性蛋白質(zhì)、VFAs、RCS等指標。
1.3 混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵實驗
預發(fā)酵實驗中S10-Blank和S10-EPT組的VFAs累積產(chǎn)量顯著低于其他四組,故混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵實驗僅從4個預處理燒杯(S3-Blank、S6-Blank、S3-EPT和S6-EPT)中分別取161.0mL轉(zhuǎn)移到250.0mL厭氧發(fā)酵瓶中,再加入39.0mL接種物,此時厭氧共發(fā)酵固液混合物總體積為200.0mL,TSS為11.4g/L,VSS為8.7g/L。隨后將厭氧發(fā)酵瓶密封并放入恒溫箱搖床中,溫度為(38±0.2)℃,轉(zhuǎn)速為150r/min,進行20d的厭氧共發(fā)酵實驗。每兩天從發(fā)酵瓶中取3~5mL混合樣品,過濾后分析發(fā)酵液的VFAs等理化指標。在第2和14天分別采集1mL樣品進行功能微生物測序以分析微生物群落結(jié)構(gòu),同時對第14天采集的樣品采用相關(guān)試劑盒檢測關(guān)鍵酶活性。實驗均設(shè)置平行組,并計算平均值和標準偏差。
1.4 分析項目與方法
TSS和VSS采用重量法測定,SCOD采用重鉻酸鉀法測定,溶解性蛋白質(zhì)采用福林酚法測定,碳水化合物采用硫酸-蒽酮法測定,氨氮采用納氏試劑比色法測定。上清液中的RCS含量采用N,N-二乙基對苯二胺(DPD)分光光度法測定,以Cl2計。甲烷含量采用氣相色譜儀(GCTrace1300,賽默飛)測定,VFAs含量及組分采用氣相色譜儀(GC-2014,島津)測定。按照試劑盒法(硅基質(zhì)吸附柱)從混合基質(zhì)樣品中提取細菌和古菌總DNA,擴增DNA序列,按照標準規(guī)程在IlluminaMiSeq平臺上進行高通量測序。采用相關(guān)試劑盒對α-葡萄糖苷酶、蛋白酶、乙酸激酶(AK)、磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶(PTA)、草酰乙酸轉(zhuǎn)羧化酶(OAATC)、琥珀酰輔酶A轉(zhuǎn)移酶(CoAT)、輔酶F420(F420)和乳酸脫氫酶(LDH)等關(guān)鍵酶的活性進行檢測。
2、結(jié)果與討論
2.1 鹽度對混合基質(zhì)中有機質(zhì)溶出的影響
經(jīng)過電化學預處理后,不同鹽度(3、6和10g/L)的混合基質(zhì)上清液中SCOD、碳水化合物和溶解性蛋白質(zhì)含量均上升,其中,SCOD分別從1788.29、2175.11、2256.14mg/L升到2445.23、2532.82、4406.13mg/L,當鹽度為10g/L時SCOD上升最明顯;碳水化合物分別從876.11、849.89、863.33mg/L上升到988.71、1067.38、1009.08mg/L;溶解性蛋白質(zhì)分別從59.18、72.07、64.07mg/L上升到162.86、167.34、95.45mg/L,當鹽度為3和6g/L時溶解性蛋白質(zhì)上升更明顯。以上表明,電化學預處理有助于混合基質(zhì)中有機質(zhì)的溶出,鹽度較低(3和6g/L)的混合基質(zhì)經(jīng)電化學預處理后更有利于溶解性蛋白質(zhì)的溶出,而鹽度較高(10g/L)的混合基質(zhì)經(jīng)電化學預處理后SCOD溶出量更高,但溶解性蛋白質(zhì)溶出量較少,混合基質(zhì)的可生化性較低。因此,較低的鹽度更有利于提高電化學預處理后混合基質(zhì)中有機質(zhì)的溶出效能,并提高混合基質(zhì)的可生化性。由于鹽度為10g/L的混合基質(zhì)經(jīng)電化學預處理后可生化性較差,幾乎不產(chǎn)生VFAs,故后期僅探究3和6g/L這兩種較低鹽度對混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵的影響。
2.2 鹽度對氧化性物質(zhì)產(chǎn)生的影響
經(jīng)過電化學預處理后,不同鹽度(3、6、10g/L)混合基質(zhì)的RCS含量分別為11.60、207.71、346.17mg/L,RCS含量隨鹽度的升高而升高,且在鹽度為3~6g/L區(qū)間內(nèi)增加迅速。圖2為不同鹽度(3、6、10g/L)的混合基質(zhì)在電化學預處理后各指標之間的相關(guān)系數(shù)?芍,鹽度與RCS、pH、SCOD呈正相關(guān),與氨氮、溶解性蛋白質(zhì)呈負相關(guān),相關(guān)系數(shù)均高于0.85,其中,鹽度和RCS含量存在良好的正相關(guān)性,R2為0.98。RCS可直接攻擊污泥內(nèi)部細胞結(jié)構(gòu),導致污泥細胞裂解,從而促進混合基質(zhì)中SCOD、碳水化合物和溶解性蛋白質(zhì)的溶出并調(diào)節(jié)pH。

2.3 鹽度對厭氧共發(fā)酵產(chǎn)物的影響
不同鹽度混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵產(chǎn)VFAs的情況如圖3(a)所示。可以看出,VFAs累積產(chǎn)量整體呈先上升后緩慢下降的趨勢。不同鹽度混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵的VFAs產(chǎn)量有所差異,其中,S3-EPT組的VFAs產(chǎn)量遠高于對照組,在第14天達到最高值即2259.33mg/L(以COD計,下同),相比對照組提升了33.27%,而S6-EPT組的VFAs產(chǎn)量低于對照組。鹽度與RCS含量呈強正相關(guān),RCS能夠破壞胞外聚合物、細胞膜和細胞壁,有利于厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸;但RCS含量過高時會殺滅部分微生物,不利于混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵產(chǎn)VFAs。實驗組的VFAs累積產(chǎn)量峰值均滯后對照組2~3d,說明電化學預處理后產(chǎn)酸時間出現(xiàn)遲滯。低含量的RCS有利于改善混合基質(zhì)水解和酸化過程,從而提高產(chǎn)酸量。因此,鹽度為3g/L的混合基質(zhì)經(jīng)電化學預處理后產(chǎn)酸效果最好,但仍需要一段時間消耗RCS,恢復微生物活性,從而導致最高產(chǎn)酸時間滯后。

圖3(b)反映了鹽度對剩余污泥-餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵產(chǎn)甲烷的影響。實驗組的甲烷累積產(chǎn)量緩慢增加,但均低于1mL/gVSS,幾乎沒有甲烷產(chǎn)生,而對照組S3-Blank和S6-Blank的甲烷累積產(chǎn)量從第4天開始上升,在發(fā)酵期末分別達到16.28、9.59mL/gVSS。以上結(jié)果表明,電化學預處理會顯著抑制產(chǎn)甲烷,這是由于產(chǎn)甲烷菌較為敏感,電化學預處理后殘留的RCS抑制了產(chǎn)甲烷菌活性。
如圖3(c)所示,在混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵過程中,實驗組產(chǎn)酸的主要組分為乙酸和丙酸,二者之和可占到60%以上,發(fā)酵類型為丙酸型發(fā)酵,與已有的研究結(jié)果基本一致,其他組分主要包括丁酸和戊酸等短鏈脂肪酸。對照組S3-Blank的乙酸占比在第8天迅速下降至7%,而S6-Blank組在第14天下降至18%,隨后均處于2%~4%之間;對照組S3-Blank和S6-Blank的丙酸占比分別由前期的30%、26%緩慢升至第20天的63%、48%。乙酸的急劇下降可能是因為乙酸被產(chǎn)甲烷菌利用合成甲烷等,而由于丙酸轉(zhuǎn)化為乙酸的途徑受阻以及丁酸等分解為丙酸,導致丙酸占比持續(xù)上升。
在20d的厭氧共發(fā)酵過程中,實驗組S3-EPT的乙酸占比由初始的50%逐漸下降并最終穩(wěn)定在35%左右;丙酸占比在第2天迅速上升,隨后逐漸穩(wěn)定在30%左右。實驗組S6-EPT的乙酸占比先增加(第6天增至最高即57%)后下降并最終穩(wěn)定在32%左右;丙酸占比在第8天迅速上升,隨后逐漸穩(wěn)定在40%左右。實驗組最終的丙酸占比均低于對照組。結(jié)合VFAs產(chǎn)量和甲烷產(chǎn)量來看,實驗組S3-EPT在發(fā)酵14d后乙酸和丙酸累積產(chǎn)量最高,分別為832.51和735.60mg/L,但兩個實驗組均幾乎沒有甲烷產(chǎn)生?梢,電化學預處理有效抑制了產(chǎn)甲烷過程,阻止了VFAs中乙酸被消耗利用的途徑,有利于乙酸的積累,提高乙酸在VFAs中的占比。而隨著鹽度的提升,電化學預處理可提高丙酸占比,但考慮到S6-EPT組的VFAs總量低于S3-EPT組,電化學預處理仍不適合鹽度較高的混合基質(zhì)。
以上研究結(jié)果說明,電化學預處理可有效抑制剩余污泥-餐廚垃圾混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵產(chǎn)甲烷,有利于提高厭氧發(fā)酵液中的乙酸含量,提升發(fā)酵液作為碳源被利用的潛力。
2.4 鹽度對關(guān)鍵酶活性的影響
在厭氧共發(fā)酵中微生物通過分泌關(guān)鍵酶來催化物質(zhì)的代謝與合成。分別以對照組為基準(相對酶活性為100%),計算不同鹽度實驗組的相對酶活性,結(jié)果見圖4。α-葡萄糖苷酶和蛋白酶為水解酶,前者可分解糖類,后者參與蛋白質(zhì)的分解;乙酸和丙酸是混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵過程中產(chǎn)生的主要VFAs,乙酸激酶(AK)和磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶(PTA)主要參與乙酸的生成,草酰乙酸轉(zhuǎn)羧化酶(OAATC)和琥珀酰輔酶A轉(zhuǎn)移酶(CoAT)主要參與丙酸的合成;輔酶F420(F420)主要負責甲烷的合成;乳酸脫氫酶(LDH)主要參與乳酸的合成,可作為評價微生物細胞膜完整性的指標。

由圖4可知,實驗組S3-EPT的α-葡萄糖苷酶和蛋白酶相比對照組分別增加了11.48%和15.80%,實驗組S6-EPT的α-葡萄糖苷酶和蛋白酶相比對照組分別下降了12.97%和5.27%。這說明水解酶的活性可能與接種時RCS含量有關(guān),RCS含量較高時會抑制水解酶的分泌;RCS含量較低時,雖然對微生物的影響較小,但由于發(fā)酵過程中微生物間的競爭激烈,水解菌活性也會受到一定抑制;合適的RCS含量有利于水解菌成為優(yōu)勢菌種,促進其分泌α-葡萄糖苷酶和蛋白酶來降解糖類和蛋白質(zhì)。在乙酸和丙酸合成方面,S3-EPT組AK、PTA、OAATC和CoAT的相對活性得到增強,相比對照組分別提升了18.45%、3.62%、23.88%和5.05%,乙酸和丙酸合成酶的活性增強,可促進VFAs的生成,與VFAs產(chǎn)量變化情況能較好地吻合。輔酶F420在電化學預處理后被有效抑制,S3-EPT組和S6-EPT組輔酶F420的相對活性較低,相比對照組分別下降了15.44%和15.29%,與實驗組甲烷產(chǎn)量處于較低水平的情況吻合。LDH酶的活性在S3-EPT組中相對較低(92.56%),在S6-EPT組中相對較高(112.34%),說明較高含量的RCS會破壞微生物細胞結(jié)構(gòu),導致LDH酶釋放。
整體來看,實驗組S3-EPT中與水解、乙酸合成、丙酸合成相關(guān)的酶活性增強,而產(chǎn)甲烷酶和乳酸脫氫酶的活性被抑制,關(guān)鍵酶活性的協(xié)同變化有效強化了混合基質(zhì)水解和VFAs合成。實驗組S6-EPT中與水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷相關(guān)的酶活性均降低,而LDH酶活性則提升了12.34%,說明對于較高鹽度的混合基質(zhì),電化學預處理會抑制酶活性,破壞微生物細胞結(jié)構(gòu),不利于厭氧共發(fā)酵,這也與鹽度為6g/L的實驗組產(chǎn)酸表現(xiàn)不佳的情況一致。
2.5 鹽度對微生物群落結(jié)構(gòu)的影響
鹽度對厭氧共發(fā)酵中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響如圖5所示。由圖5(a)可知,發(fā)酵前對照組和實驗組在門水平上的微生物組成大致相似,占主要優(yōu)勢的菌門為Firmicutes(厚壁菌門)、Bacteroidetes(擬桿菌門)、Proteobacteria(變形菌門)和Actinobacteria(放線菌門)等水解酸化菌,對照組S3-Blank和S6-Blank中上述4種優(yōu)勢菌門的相對豐度之和分別為89.79%和92.01%,經(jīng)過電化學預處理后,優(yōu)勢菌門的豐度變化較為明顯,實驗組S3-EPT和S6-EPT中上述4種優(yōu)勢菌門的相對豐度之和分別為94.40%和74.73%,S3-EPT中4種優(yōu)勢菌門的相對豐度之和最高,其中Firmicutes占據(jù)主導地位(64.90%),Firmicutes是一類常見的酸化細菌,主要參與蛋白質(zhì)和糖類等有機物的降解,并將其轉(zhuǎn)化為VFAs,特別是乙酸。這與S3-EPT中VFAs產(chǎn)量最高和乙酸比例較高的情況相吻合。經(jīng)過14d厭氧共發(fā)酵,實驗組S3-EPT和S6-EPT中以上4種優(yōu)勢菌門的相對豐度之和相比對照組分別升高了24.28%和6.22%,其中S3-EPT組中Bacteroidetes在厭氧共發(fā)酵過程中的豐度提升最明顯,提升至39.00%,Bacteroidetes可分解碳水化合物和蛋白質(zhì),并合成乙酸等VFAs,Bacteroidetes豐度的提升有利于乙酸累積?梢,電化學預處理有利于富集篩選水解酸化細菌,為提高VFAs的合成提供了有利條件。

如圖5(b)所示,對照組和實驗組在屬水平上的微生物組成差異顯著,S3-Blank中占主要優(yōu)勢的菌屬為Prevotella_9(普氏菌屬,9.27%)和Veillonella(韋榮氏球菌屬,8.20%),S6-Blank中占主要優(yōu)勢的菌屬為Escherichia-Shigella(埃希氏桿菌屬,13.74%)和Clostridium_sensu_stricto_1(梭菌屬,9.65%)。經(jīng)電化學預處理后,S3-EPT組的主要優(yōu)勢菌屬變?yōu)?/span>Weissella(魏斯氏菌屬)和Leuconostoc(明串珠菌屬),相對豐度分別為29.11%和22.95%,還檢測出較高豐度的Lactobacillus(乳桿菌屬,9.95%),Leuconostoc、Weissella和Lactobacillus均屬于Firmicutes,是常見的乳酸菌。在VFAs的合成路徑中,乳酸可在丙酮酸脫氫酶作用下被轉(zhuǎn)化為丙酸。S6-EPT組的主要優(yōu)勢菌屬變?yōu)?/span>Dechloromonas(脫氯單胞菌屬,6.47%),其他各菌屬的相對豐度較低(低于5%)?梢,鹽度的提升在一定程度上對微生物進行了篩選,鹽度越高,電化學預處理后殘留RCS含量越高,低含量RCS可篩選微生物種類,提高水解酸化菌的相對豐度,從而改善厭氧共發(fā)酵效果,而高含量RCS會抑制水解酸化菌活性。
經(jīng)過14d厭氧共發(fā)酵,各組中優(yōu)勢菌屬發(fā)生了明顯變化,對照組S3-Blank中占主要優(yōu)勢的是Parabacteroides(副擬桿菌屬,16.43%)和U29-B03(12.07%),實驗組S3-EPT中相對豐度超過5%的菌屬較多,其優(yōu)勢菌屬主要為Prevotella_7(普氏菌屬)、Caproiciproducens(產(chǎn)己酸菌屬)、Bifidobacterium(雙歧桿菌)和Clostridium_sensu_stricto_12(梭菌屬),相對豐度分別為21.07%、8.52%、6.75%和5.62%。有研究表明,Prevotella在pH為4.6~5.0條件下,可降解碳水化合物和部分蛋白質(zhì),合成琥珀酸和乙酸,提高VFAs產(chǎn)量。Caproiciproducens主要參與有機酸的代謝,產(chǎn)物為H2、乙酸、丁酸和己酸等。Bifidobacterium隸屬于Actinobacteria,可以將難降解的纖維素等分解。Clostridium作為一種水解菌株,在水解碳水化合物和蛋白質(zhì)方面發(fā)揮著重要作用。對照組S6-Blank中占主要優(yōu)勢的為Clostridium_sensu_stricto_12(梭菌屬,8.74%)和Parabacteroides(副擬桿菌屬,8.19%),實驗組S6-EPT中優(yōu)勢菌屬主要為Bifidobacterium(雙歧桿菌屬)、Prevotella_7(普氏菌屬)和Veillonella(韋榮氏球菌屬),相對豐度分別為18.55%、16.56%和10.92%。盡管鹽度為6g/L的混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵后水解酸化菌屬的相對豐度較高,但由于RCS含量較高,破壞了微生物細胞結(jié)構(gòu),細菌基因表達受限,限制了有機物分解與VFAs合成。
綜上,鹽度為3g/L的混合基質(zhì)經(jīng)電化學預處理后不僅有利于初期富集篩選Firmicutes,還可提高水解酸化細菌的豐度(如Prevotella_7),為強化產(chǎn)酸提供了有利條件;鹽度為6g/L的混合基質(zhì)在電化學預處理后殘留RCS含量較高,雖篩選富集了水解酸化菌,但顯著抑制了微生物活性,不利于有機物分解與VFAs合成。
3、結(jié)論
①對于剩余污泥-餐廚垃圾混合基質(zhì),鹽度與電化學預處理后殘留RCS含量呈強正相關(guān)性,R2為0.98,殘留RCS可促進有機質(zhì)溶出并調(diào)節(jié)pH,改善混合基質(zhì)可生化性。相對較低的鹽度(3g/L)更有利于提高電化學預處理混合基質(zhì)中有機質(zhì)的溶出效能,可生化性較好的溶解性蛋白質(zhì)相比未預處理組提升了近2倍。較高的鹽度(10g/L)雖然能促進混合基質(zhì)中有機質(zhì)的溶出,但易生物利用底物(如溶解性蛋白質(zhì))的溶出量較少。
②剩余污泥-餐廚垃圾混合基質(zhì)的最佳鹽度為3g/L,VFAs產(chǎn)量最高達到2259.33mg/L,相比未預處理組提升了33.27%,水解、乙酸合成、丙酸合成相關(guān)酶的活性提高,而產(chǎn)甲烷酶活性被抑制,關(guān)鍵酶活性的協(xié)同變化有效強化了混合基質(zhì)水解和VFAs合成。鹽度較高(6g/L)的混合基質(zhì)中水解產(chǎn)酸相關(guān)酶活性相比對照組降低了5%~10%,不利于厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸。
③鹽度的提升在一定程度上篩選了微生物種類,鹽度與電化學預處理后RCS含量呈強正相關(guān)性,殘留RCS有利于提高厭氧發(fā)酵過程中水解酸化菌的豐度。鹽度為3g/L的混合基質(zhì)在厭氧發(fā)酵后優(yōu)勢水解酸化菌門(如Firmicutes等)相對豐度之和相比對照組升高了24.28%。但過高RCS含量會破壞細胞結(jié)構(gòu)和抑制微生物基因表達。(來源:中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司,華中科技大學環(huán)境科學與工程學院)



