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为了研究产氢菌投加对产甲烷系统的生物强化效应。在以猪粪为底物的沼气发酵系统中,投加产氢菌Clostridiumsp.WY-1与Clostridiumsp.WW-5混合后离心的菌体。设置了四个不同的产氢菌投加量,三个不同的产氢菌投加时间,最后在确定的最适投加量及最适投加时间下,对沼气系统中发酵微生物的菌群结构变化进行了初步分析。
产氢菌加入量以两株菌的混合菌液计,分别为发酵液总体积的2%、4%、8%、16%,30℃下发酵30d。结果表明,2%、4%、8%、16%四种不同投加量均能提高甲烷总产量,累积甲烷产量比对照分别增加6%、11%、4%、3%,其中投加量4%增加最高;而对甲烷浓度无明显提高。在发酵前3d,各组中均能检测到少量的氢气,投加产氢菌各组中第2天的氢气含量均比对照高,第3天对照组、2%和4%组检测不出氢气但8%、16%组仍有极少量氢气存在。总挥发性有机酸在发酵过程中总体趋势是不断下降,发酵前20d投加产氢菌组的总挥发性有机酸含量均比对照组高。投加产氢菌各组中产氢菌和产甲烷菌的数量与对照组相比均有所增加,而4%组中产氢菌和产甲烷菌的数量比投加2%、8%和16%中的产氢菌和产甲烷菌的数量高。
在产氢菌最适投加量4%条件下,分别在发酵的第0d、第2d、第11d将产氢菌投加进沼气系统中,30℃下发酵30d。结果表明,在最适投加量4%条件下,0d、2d和11d投加产氢菌均能提高沼气总产量和甲烷总产量,其累积总产气量及累积甲烷产量从大到小为2d>11d>0d>CK;而对甲烷浓度没有增加效应。其中最适投加时间为2d,累积甲烷产量比对照增加12%。CK因没有投加HPB,在发酵期间均没有检测到H2,0d、2d和11d组H2被检出的时间都出现在HPB投加进沼气系统之后的一两天之内。TOC降解率与累加气量顺序一致。第2天投加HPB的TOC降解率最高,对底物的利用最充分。总挥发性有机酸在发酵过程的总体趋势是不断下降,发酵前20d投加产氢菌组的VFA含量均比CK高。0d、2d和11d投加产氢菌组的HPB和MPB菌群数量均比CK高。在不同的HPB投加时间中,第2d投加时两种菌群数量最高。
在最适投加量及最适投加时间下,采用PCR-DGGE技术对沼气系统中发酵微生物的菌群结构变化进行了初步分析。结果表明:在发酵的不同时期,细菌类群及丰度有所不同,变形菌属(c)、密螺旋体属(d)、螺旋体属(h)及梭菌属(i)在整个发酵过程都为优势菌。在发酵前和启动期,细菌类群少于发酵中期和发酵末期,而发酵中期和末期细菌类群相比无明显变化。发酵前及发酵启动时期的优势种毛螺菌属(a)为特有条带,解糖梭菌(b)为发酵中期特有条带,特有种拟杆菌纲(j)为发酵末期特殊条带。