《表2 秸秆对消化污泥特性的影响》

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《秸秆类型及配比变化对污泥厌氧消化中微生物群落的影响》

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注：CK为污泥单一厌氧消化；C为玉米实验组[VS污泥∶VS玉米=1∶0.5（C1）、1∶1(C2）、1∶1.5(C3）]；W为小麦实验组[VS污泥∶VS小麦=1∶0.5（W1）、1∶1(W2）、1∶1.5(W3）]；R为水稻实验组[VS污泥∶VS水稻=1∶0.5(R1）、1∶1(R2）、1∶1.5(R3）]。

在收集消化污泥用于微生物群落结构分析前，需保证厌氧体系能稳定运行。而衡量厌氧体系稳定运行的一个关键因素是确保各项参数保持稳定，包括pH、VFAs、NH4+-N、碱度（ALK）、VFAs/ALK比值等。由表2可见，秸秆类型及配比的变化虽会对污泥厌氧消化性能产生影响，但各实验组的VFAs、ALK浓度及VFAs/ALK比值并未超过体系的稳定运行范围（3000mg/L、1000～5000mg/L、0.4)[7-9]。因此，秸秆的添加不仅不会破坏体系的稳定性，而且还能极大地增加沼气产量（表2），这与Chen等[10]的研究结果相似。此外，秸秆的添加均会增加乙酸、丙酸和丁酸浓度，而戊酸浓度会降低。这是因为乙酸、丙酸和丁酸可直接通过碳水化合物和蛋白质发酵产生，而戊酸主要是蛋白质通过还原脱氨或Stickland反应产生[11]。以往的研究也表明，碳水化合物在厌氧环境下更容易发生水解[12-13]。而秸秆富含纤维素和半纤维素，质量分数分别为25%～44.30%和30%～50%[14]。因此，秸秆中的纤维素和半纤维素容易在厌氧环境下水解形成糖类物质，从而导致体系中乙酸、丙酸和丁酸浓度的增加。其中，玉米秸秆的添加对pH、VFAs和乙酸的影响较大；而小麦和水稻秸秆的添加对ALK的影响较大。Chen等[10]研究也发现，当污泥与玉米、小麦和水稻秸秆进行联合厌氧消化时，玉米秸秆的添加有利于VFAs的累积；而小麦和水稻秸秆的添加有利于ALK的增加，这与本研究结果相似。但当配比增至1∶1.5时，各实验组中VFAs和乙酸浓度均会大幅增加，特别是玉米秸秆。这是因为玉米秸秆添加量高于小麦和水稻秸秆，使得体系中可被生物降解物质（如半纤维素和简单的碳水化合物）的浓度增加，从而导致VFAs浓度增加。以往的研究表明，累积沼气产量能有效反应物质的水解性能；即较高的累积沼气产量表示物质能更好的水解[15]。在本研究中，玉米秸秆的添加对累积沼气产量的促进作用强于小麦和水稻秸秆；这表明玉米秸秆能更好的水解，并产生高浓度的VFAs。从而与体系中的NH4+-N和ALK发生中和反应，最终导致NH4+-N和ALK浓度降低。