<strike id="ckiu0"><s id="ckiu0"></s></strike>
<kbd id="ckiu0"><acronym id="ckiu0"></acronym></kbd>
  • <strike id="ckiu0"><td id="ckiu0"></td></strike>
    <ul id="ckiu0"></ul>
    科研進展

    廣州能源所在低溫厭氧消化的生物強化方面取得進展

    發布時間:2022-12-20 作者:閆淼 來源:廣州能源研究所

      通過厭氧消化技術實現有機物廢棄物減量和生物質能源(甲烷)回收是當前國內外處理有機廢棄物的主流技術。微生物是有機廢棄物厭氧發酵的核心,其生長及代謝活性受溫度影響,大部分沼氣工程的發酵罐在中溫(37±2℃)或高溫(55±2℃)條件下運行可獲得最佳的發酵效率。但在我國寒區低溫季節,運行大型中溫或高溫發酵罐所需增保溫能耗極高,甚至超過產能的一半,造成經濟效益低,導致我國北方沼氣產量及規模均低于南方。雖然低溫厭氧發酵(20℃以下)具有能耗低優勢,但是低溫下微生物生長及代謝較緩慢,因此甲烷產量低。 

      針對以上問題,廣州能源所生物質能生化轉化研究室生物燃氣課題組探究了低溫抑制厭氧發酵的機制;在此基礎上,利用經長期馴化獲得的產甲烷菌系對低溫連續厭氧發酵進行生物強化,評價生物強化效果;并從微生物群落組成及宏基因組學層面揭示了生物強化機制。相關成果以Effect of bioaugmentation on psychrotrophic anaerobic digestion: Bioreactor performance, microbial community, and cellular metabolic response(《生物強化對低溫厭氧消化的影響:生物反應器性能、微生物群落及細胞代謝的響應》)為題發表于Chemical Engineering Journal IF:16.7)。 

     

       

      實驗設計 

      具體研究結果如下: 

      低溫抑制厭氧發酵的主要原因。相比于細菌,古菌(主要指產甲烷菌)對低溫更敏感,能夠引起反應器內中間代謝產物產生和降解速度不平衡,造成揮發性脂肪酸累積和甲烷產量低;此外,細菌和古菌對溫度的響應也存在差異,利用宏組學技術結合KEGG代謝通路數據庫,發現古菌中僅編碼兩種耐冷基因(Htpx, CspA)(圖1a),但細菌中編碼多種耐冷基因,如HslJ,Hsp15, CspA, MerR, HtpX, HspQ(圖1b),說明古菌的耐冷能力較差,導致古菌倍增速率明顯低于細菌。因此提高反應器中產甲烷菌的豐度及其耐冷能力是促進低溫產甲烷的關鍵。 

       

      圖1. 低溫對厭氧消化微生物代謝的影響 a) 產甲烷菌;b) 細菌

      

      為強化低溫厭氧發酵,向低溫抑制的發酵罐內投加了自主研發的丙酸產甲烷菌系,從而促進丙酸及乙酸降解,避免酸抑制,提高產甲烷性能。所采用的連續式(每天投加一次菌系)和間歇式(每周投加一次菌系)兩種生物強化方法均具有顯著的解抑增效作用(圖2a),可緩解丙酸的累積(圖2c),恢復甲烷產量(圖2b),強化效果在停止投加菌系后可維持至少14個水力停留時間(140天)(圖2a)。微生物群落分析表明,生物強化提高了嗜乙酸產甲烷菌(Methanothrix harundinacea Methanosarcina flavescens)的相對豐度(圖2d);產甲烷菌基因功能分析發現主導調控合成脂多糖以及谷胱甘肽的基因豐度顯著增多(圖3),這類代謝產物曾多次被報道有助于增強微生物適應惡劣環境的能力。

     

      

      圖2. 生物強化對低溫厭氧消化性能及微生物的影響 a) 生物強化過程及產氣性能示意;b)生物強化對不同階段甲烷產量的影響(R-3737℃中溫對照;R-20Bio20℃低溫生物強化反應器;R-2020℃低溫對照;D17-34:第17-34天;D35-252:第35-252天);c) 生物強化對乙酸和丙酸濃度的影響;d) 微生物群落演替;e) 各反應器內不同階段pH平均值。

     

       

      圖3生物強化對微生物基因豐度的影響 a)古菌;b)細菌(Ino:接種物) 

     

      以上研究揭示了低溫下厭氧甲烷化低效的微生物機理,并證實了外源投加菌系進行人為干預可改變厭氧發酵系統內微生物組成,定向提高關鍵產甲烷菌生物量,促進產甲烷進程,從而提高低溫厭氧發酵性能,為有機廢棄物低溫厭氧消化的生物強化技術形成及優化提供了理論基礎及指導。 

      該研究得到國家自然科學基金面上項目、中科院戰略性先導科技專項A、中科院青年創新促進會等支持。文章第一作者為廣州能源所博士后閆淼,通訊作者為李穎研究員。 

      原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140173 

     

     

       


    附件下載:

    亚洲精品无码少妇30P| 99久久精品国产一区二区成人| 国产精品亚洲综合| 亚洲精品无码专区| 日本精品www色| 精品久久久久久久久午夜福利| 久久久国产精品亚洲一区| 久久精品亚洲综合专区| 国产精品jizz视频| 久久精品免看国产| 久久99精品久久久久久首页| 久久的精品99精品66| 久久国产视频精品| 99精品视频观看| 91精品天美精东蜜桃传媒入口| 一区二区精品在线| 久久精品人人做人人爽电影蜜月| 久久亚洲私人国产精品vA| 99在线观看精品| 91精品国产麻豆国产自产在线 | 亚洲欧洲国产成人精品| 精品一区二区三区自拍图片区| 精品一区二区三区无码免费视频| 精品无码人妻夜人多侵犯18| 亚洲自偷精品视频自拍| 国产精品大白天新婚身材| 2020天堂在线亚洲精品专区| 亚洲啪AV永久无码精品放毛片| 久久精品国产72国产精| 国产精品色午夜视频免费看| 国产亚洲精品欧洲在线观看| 亚洲国产成人精品久久久国产成人一区二区三区综 | 国产成人一区二区精品非洲| 国产在线精品99一卡2卡| 香港aa三级久久三级老师2021国产三级精品三级在 | 最新国产精品精品视频| 久久777国产线看观看精品| 久久精品国产亚洲精品2020| 四虎国产精品高清在线观看| 色婷婷99综合久久久精品| 四虎精品成人免费视频|