厌氧消化技术在处理有机废弃物方面的应用现状

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0854

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (20): 84-91.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0854

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厌氧消化技术在处理有机废弃物方面的应用现状

王兆轩(), 敖国旭, 葛菁萍, 孙珊珊(), 凌宏志()

黑龙江大学生命科学学院，农业微生物技术教育部工程研究中心，黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室，黑龙江省普通高校微生物重点实验室，哈尔滨 150080

收稿日期:2023-12-13 修回日期:2024-03-13 出版日期:2024-07-11 发布日期:2024-07-11
通讯作者:
凌宏志，男，1979年出生，黑龙江哈尔滨人，教授，博士，研究方向：微生物资源挖掘与利用。通信地址：150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号黑龙江大学生命科学学院，E-mail：linghongzhi@163.com；
凌宏志，男，1979年出生，黑龙江哈尔滨人，教授，博士，研究方向：微生物资源挖掘与利用。通信地址：150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号黑龙江大学生命科学学院，E-mail：linghongzhi@163.com；
作者简介:
王兆轩，男，2002年出生，黑龙江绥化人，硕士，研究方向：微生物资源挖掘与利用。通信地址：150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号黑龙江大学生命科学学院，E-mail：1544912959@qq.com。
基金资助:
黑龙江省生态环境厅项目“土壤污染物PET降解菌的协同代谢及修复效果初探”(HST2022TR005); 黑龙江省科学技术协会项目“黑龙江省青年科技人才托举工程项目”(2022QNTJ007); 黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目“土壤污染物聚乙烯对二醇酯降解菌降解机制探究”(2022-KYYWF-1120); 黑龙江大学横向项目“用于农村有机废弃物综合处理与再利用厌氧消化复合菌系的开发”(22107厌氧)

Application Status of Anaerobic Digestion Technology in Treatment of Organic Waste

WANG Zhaoxuan(), AO Guoxu, GE Jingping, SUN Shanshan(), LING Hongzhi()

Engineering Research Center of Agricultural Microbiology Technology, Ministry of Education/ Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Plant Genetic Engineering and Biological Fermentation Engineering for Cold Region/ Key Laboratory of Microbiology, College of Heilongjiang Province/ School of Life Sciences, Heilongjiang University, Harbin 150080

Received:2023-12-13 Revised:2024-03-13 Published:2024-07-11 Online:2024-07-11

摘要/Abstract

摘要：

本研究聚焦于评估厌氧消化技术在处理有机废弃物、转化为再生能源和有机肥料方面的应用，并探讨了其对环境影响的减缓作用。采用文献综述方法，深入分析了温度、碳氮比、有机负荷率、挥发性脂肪酸、水力停留时间和pH等因素如何影响厌氧消化过程的效率与稳定性。研究表明，这些参数对促进微生物活动、加快有机物分解以及维持系统稳定运行均具有显著影响。通过对玉米秸秆、畜禽粪便和厨余垃圾等典型有机废弃物的案例分析，验证了厌氧消化技术的有效性，并详细阐述了该过程中关键微生物群落的结构和功能，包括细菌和古菌在不同阶段如水解、酸化、乙酸化和产甲烷中的作用机制。此外，文章还讨论了有毒物质生成问题及其管理策略。最终，文章建议通过提升厌氧消化效率、开发新型反应器技术以及加强微生物种群研究，将有助于使厌氧消化技术在未来实现更高效、稳定且广泛的运用。

关键词: 厌氧消化, 有机废弃物, 资源循环利用, 环境污染, 微生物群落, 有毒物质管理, 温度, 碳氮比, 有机负荷率, 挥发性脂肪酸, 水力停留时间, pH

Abstract:

This study focuses on evaluating the application of anaerobic digestion technology in the treatment of organic waste, conversion into renewable energy and organic fertilizers, and exploring the mitigation effects of that on the environment. The effects of temperature, carbon to nitrogen ratio, organic loading rate, volatile fatty acids, hydraulic residence time and pH on the efficiency and stability of anaerobic digestion were analyzed by literature review. The results show that these parameters have significant effects on promoting microbial activity, accelerating organic decomposition and maintaining stable operation of the system. The effectiveness of anaerobic digestion technology is verified by the typical studies of organic wastes such as corn stalks, livestock manure and food waste, and the structure and function of key microbial communities in the process are elaborated, including the mechanisms of action of bacteria and archaea at different stages such as hydrolysis, acidification, acetogenesis and methanogenesis. In addition, the generation of toxic substances and its management strategies are also discussed. Finally, the findings of this study suggest that improving the efficiency of anaerobic digestion, developing new reactor technologies, and strengthening research on microbial population will help make anaerobic digestion technology more efficient, stable, and widely applied in the future.

Key words: anaerobic digestion, organic waste, resource recycling, environmental pollution, microbial community, toxic substances management, temperature, carbon nitrogen ratio, organic load rate, volatile fatty acids, hydraulic retention time, pH

王兆轩, 敖国旭, 葛菁萍, 孙珊珊, 凌宏志. 厌氧消化技术在处理有机废弃物方面的应用现状[J]. 中国农学通报, 2024, 40(20): 84-91.

WANG Zhaoxuan, AO Guoxu, GE Jingping, SUN Shanshan, LING Hongzhi. Application Status of Anaerobic Digestion Technology in Treatment of Organic Waste[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(20): 84-91.

图/表 4

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厌氧消化阶段	参与的主要细菌	参与的主要古菌
水解阶段	Firmicutes、Bacteroides	-
产酸阶段	Clostridium、Butyrivibrio、Bifidobacterium	-
产乙酸阶段	Syntrophomonas、Syntrophobacter、Clostridium	-
产甲烷阶段	-	Methanobacterium、Methanosarcina

厌氧消化阶段	参与的主要细菌	参与的主要古菌
水解阶段	Firmicutes、Bacteroides	-
产酸阶段	Clostridium、Butyrivibrio、Bifidobacterium	-
产乙酸阶段	Syntrophomonas、Syntrophobacter、Clostridium	-
产甲烷阶段	-	Methanobacterium、Methanosarcina

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