【摘 要】
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随着我国经济的快速增长,人民生活水平的不断提高,城市生活垃圾的产生量与日俱增,给环境带来严重影响。餐厨垃圾约占城市生活垃圾总量的50%,是城市生活垃圾的重要组成部分。餐厨垃圾的主要成分为淀粉、纤维素、蛋白质、脂肪等,营养丰富,易生物降解,若能对数量庞大的餐厨垃圾进行资源化利用,将会产生极大的经济效益。此外,我国是塑料的生产和消费大国,尤其是塑料餐具的消费量和废弃量很大,但废弃塑料的处理始终是个难题
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随着我国经济的快速增长,人民生活水平的不断提高,城市生活垃圾的产生量与日俱增,给环境带来严重影响。餐厨垃圾约占城市生活垃圾总量的50%,是城市生活垃圾的重要组成部分。餐厨垃圾的主要成分为淀粉、纤维素、蛋白质、脂肪等,营养丰富,易生物降解,若能对数量庞大的餐厨垃圾进行资源化利用,将会产生极大的经济效益。此外,我国是塑料的生产和消费大国,尤其是塑料餐具的消费量和废弃量很大,但废弃塑料的处理始终是个难题,随着国家“禁塑令”以及各省对塑料污染物治理相关政策的出台,推广和使用可降解塑料材料成为推动我国塑料污染治理工作的重要环节,传统不可生物降解的塑料垃圾袋与餐厨垃圾混合进入发酵罐不能被及时降解,长时间堆积将会减小发酵罐的有效处理容积,增加人工清理频度,降低厌氧发酵设备的运转效率。采用可循环、易回收、可降解塑料替代传统塑料材料,有效的解决了垃圾分类投放制度要求餐厨垃圾与塑料袋分类投放的问题,为进一步实现城市固体废弃物减量化、资源化,进行可降解塑料与餐厨垃圾同步厌氧消化处理是当前环境、材料等领域研究的趋势和热点。本研究以可降解塑料与餐厨垃圾为研究对象,采用批式实验方法,对可降解塑料与餐厨垃圾混合厌氧共发酵产甲烷效果及微生物群落结构特征进行分析,经过研究发现,相较于餐厨垃圾单独厌氧消化,可降解塑料的加入能够提高产气量和产甲烷量,不同种类可降解塑料与餐厨垃圾混合厌氧共发酵高温条件下的总产气量和累积产甲烷量均高于中温,且日产甲烷量顶峰及日产甲烷浓度顶峰出现时间相较中温均有所提前,具有聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)/聚乳酸(PLA)/淀粉塑料材料的实验组在高温条件下与餐厨垃圾混合厌氧共发酵产气及产甲烷效果最佳。提高混合物料中PBAT/PLA/淀粉塑料材料占比时,日产甲烷量峰及日产甲烷浓度顶峰出现时间将会滞后,厌氧消化效果逐渐变差,甚至出现抑制产气的趋势,PBAT/PLA/淀粉塑料材料与餐厨垃圾混合且占餐厨垃圾总质量的30%时,其混合厌氧共发酵效果最好,此时,PBAT/PLA/淀粉塑料材料崩解程度大,材料表面形成孔洞和沟壑,由于酯键的水解使得端羧基数量不断增加,使得降解速率也随之增加,继续提高PBAT/PLA/淀粉塑料材料的占比时,由于静电作用粘连使得厌氧消化降解效果变差。细菌群落结构上,中温和高温条件下厚壁菌门、拟杆菌门、Cloacimonadota、放线菌门、嗜热丝菌门、绿弯菌门、互养菌门为优势菌门,不同种类可降解塑料与餐厨垃圾混合厌氧共发酵污泥样本细菌群落结构在属水平上不同温度相对丰度有所不同,norank_f_ST-12K33、Rikenellaceae_RC9_gut_group、Actinomyces、W5、W5053为中温下的优势菌属,norank_f_norank_o_MBA03、Hydrogenispora、Christensenellaceae_R-7_group、叶瘿菌属为高温下的优势菌属;古菌群落结构上,中温条件下嗜盐古菌门(Halobacteria)和广古生菌门(Euryarchaeota)为优势菌门,高温还增加了谜古菌门、纳古菌门和Unclassified_k_norank_d_Archaea为优势菌门,属水平上不同温度条件下优势菌属组成结构相似,但相对丰度变化显著,甲烷鬃菌属、Candidatus_Methanofastidiosum、甲烷食甲基菌属、甲烷八叠球菌属、甲烷杆菌属、甲烷囊菌属为优势菌属。
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