pH值对猪粪与菌糠共发酵产酸特性及微生物群落的影响

为解决当前农业废弃物资源化利用产物单一、效率低下的问题,以猪粪和灵芝菌糠为原料,通过研究不同pH值对猪粪和菌糠厌氧共发酵过程的影响,探讨二者厌氧发酵产酸规律和微生物群落结构变化。设置7个处理[不调节pH值(对照,CK)、pH值为4.0、pH值为5.5、pH值为7.0、pH值为8.5、pH值为10.0、pH值为11.5],测定并分析发酵液中挥发性脂肪酸(VFA)、氨氮、总磷、可溶性化学需氧量(SCOD)等指标以及微生物群落结构变化。结果表明,pH值为8.5处理,发酵第11天,VFA质量浓度达到最大值,为36 736.29 mg/L,是对照组的1.36倍;pH值调控对VFA组分的影响方面,乙酸和正戊酸受pH值影响较大,总体上乙酸占比随pH值的升高而增大,而正戊酸占比则呈相反趋势;不同pH值处理下,SCOD随发酵时间推移其变化趋势与VFA一致。高通量测序分析结果表明,pH值为8.5处理为最优产酸组,其微生物群落丰富度最高;在酸积累最大日,所有处理细菌群落的优势菌门为Firmicutes(厚壁菌门);在最优产酸组中,随厌氧发酵时间的推移,Bacteroidetes(拟杆菌门)相对丰度上升,而Firmicutes相对丰度则降低,在属水平上,Lactobacillus(乳酸菌属)、Clostridium_sensu_stricto_1(狭义梭菌属)、Terrisporobacter(锥孢杆菌属)相对丰度降低,而Caldicoprobacter(钙杆菌属)相对丰度升高。因此,在pH值为8.5时,能够提高猪粪与菌糠厌氧共发酵的VFA产量,从而提高其利用率。

木耳菌糠生物炭对阳离子染料的吸附性能研究

为了有效处理印染废水,以废弃木耳菌糠(AG)为原料,采用限氧热解法在350、550、750℃的温度下制备木耳菌糠生物炭(AGBC),处理含有孔雀石绿(MG)、番红花红T(ST)的有色废水.考察了不同初始pH值、吸附时间、初始浓度对AGBC吸附MG、ST的影响,讨论了吸附动力学及等温吸附特性.并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术对吸附前后的菌糠生物炭进行表征,探究吸附机理.结果表明:随着热解温度的升高,吸附剂表面的含氧官能团数量逐渐减少,而比表面积和芳香化程度逐渐增加.MG的平衡吸附量随溶液pH值的升高而增大,而ST的平衡吸附量呈现相反趋势.AGBC对MG、ST的吸附分别在8h和4h基本达到平衡.AGBC对MG的吸附过程符合准一级动力学模型与Freundlich模型,说明吸附过程以物理吸附为主;对ST的吸附过程符合准二级动力学模型与Freundlich模型,说明吸附过程以化学吸附为主.与AG350和AG550相比,AG750对MG和ST的吸附量更高,经Langmuir模型拟合,其对MG和ST的最大吸附量分别为10249.79mg/g、3353.49mg/g.吸附机理表明,AGBC对MG的吸附主要为静电引力和π-π共轭作用,对ST的吸附主要为氢键作用、π-π共轭作用以及静电引力.说明AGBC对阳离子染料具有一定的吸附潜力,是一种经济高效的吸附材料.

高铁酸钾复合液预处理促进玉米秸秆酶解效率的作用机制

高铁酸钾复合液是制备高铁酸钾剩余的废弃滤液,其内含有大量Fe^(6+)、ClO^(-)、OH^(-),具有破坏木质纤维素顽固结构,提升酶解糖化的潜力.以玉米秸秆为原料,并将其应用于复合液预处理与后续酶解糖化试验中,主要得到以下结论:新鲜复合液在45℃下预处理24 h固液比为10%(m/V)时,秸秆的酶解糖化效果最佳,还原糖产量高达362.92 mg·g^(-1),较对照提高了308.88%;通过机理研究发现,复合液会破坏秸秆表面结构,去除木质素和部分半纤维素,使更多纤维素暴露出,从而提高酶解效率;同时发现,复合液中起主要作用的离子是OH^(-)和ClO^(-),两者相互促进,但不具协同作用;通过SEM、AFM、FTIR、XRD分析手段进一步验证了上述结论;经6次循环利用后,复合液的预处理效率降低了约55.48%.综上,高铁酸钾复合液预处理技术可破坏木质纤维素顽固结构,此项预处理技术的研发为农业废弃物的资源化利用提供了新思路.

热-碱处理污泥与木耳菌糠共发酵产酸性能的研究

为克服单一剩余活性污泥(WAS)发酵产酸效率低的问题和资源化利用废弃木耳菌糠(SMS),本文对热-碱预处理污泥(PWS)和菌糠进行共发酵,研究预处理和菌糠添加对共发酵体系的产酸性能影响.试验基于原料的总固体含量(TS)共设置6个处理,分别为污泥(WAS∶SMS=1∶0)、预处理污泥(PWS∶SMS=1∶0)、菌糠(PWS∶SMS=0∶1)、预处理污泥∶菌糠=1∶1(PWS∶SMS=1∶1)、污泥∶菌糠=1∶2(WAS∶SMS=1∶2)以及预处理污泥∶菌糠=1∶2(PWS∶SMS=1∶2),测定并分析了挥发性脂肪酸(VFA)、氨态氮、总磷、SCOD、酶等指标变化.结果表明∶PWS∶SMS=1∶2时,VFAs产量最高,可达5496.70 mg·L^(-1),分别较单独污泥和单独菌糠产酸量提升了56.71%、54.97%;同时,该处理的氨态氮、正磷酸盐、SCOD的含量、α-葡萄糖苷酶和蛋白酶的相对活性明显高于其它处理组.预处理和菌糠的添加均能提高共发酵产酸性能,预处理可破坏污泥和细胞结构,促使SCOD、氨态氮和正磷酸盐释放,为水解酶提供了充足的反应底物;菌糠的添加则可为水解微生物提供合适的C/N,促进水解微生物大量繁殖,有利于分泌水解酶.热碱预处理污泥与菌糠构成的共发酵体系可高效转化污泥与菌糠固体废弃物为发酵代谢产物VFAs,为二者资源化利用提供一定的理论参考.