依賴于微生物的厭氧消化作用能夠?qū)⒍喾N有機廢水和固體廢物轉(zhuǎn)化為甲烷、氫氣等清潔能源，是一種環(huán)境友好型的新能源生產(chǎn)途徑，也是目前處理工農(nóng)業(yè)有機廢物的一個重要手段，厭氧消化的核心是微生物群，因此，獲得高活性的厭氧消化菌群是有效轉(zhuǎn)化有機廢棄物為能源物質(zhì)的重要保障。生物反應(yīng)器內(nèi)的厭氧消化菌群具有復(fù)雜的組成，通常劃分為3類，即酸化菌群、產(chǎn)氫氣乙酸菌群以及產(chǎn)甲烷菌群，其活性受多種因素影響，包括反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、pH值、水力停留時間等。Nadarajah等認為溫度是厭氧消化菌群的重要影響因子，將影響生物反應(yīng)器內(nèi)的菌群結(jié)構(gòu)、化學(xué)需氧量去除率、出水懸浮固體和污泥指數(shù)等。
通常厭氧消化作用在2個溫度范圍內(nèi)進行，即中溫厭氧消化和高溫厭氧消化，良好高溫厭氧菌群在馴化之初，菌源常取自于自然環(huán)境如土壤、河道底泥、牛羊糞便以及常溫活性污泥等。在提升溫度的富集培養(yǎng)過程中，逐漸形成穩(wěn)定的厭氧消化菌群，研究認為，培養(yǎng)溫度改變會給菌群結(jié)構(gòu)的調(diào)整帶來新的選擇壓力.溫度轉(zhuǎn)變幅度越大，這種選擇壓力越強烈，并增加菌群結(jié)構(gòu)調(diào)整的幅度.同時，溫度可能影響菌群變化的周轉(zhuǎn)速率，高的周轉(zhuǎn)速率使菌群更加快速的更換掉不適應(yīng)新溫度的菌群。用分子生物學(xué)的檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高溫的產(chǎn)甲烷古菌可存在于常溫厭氧反應(yīng)器中，反之亦然，而其生物量取決于培養(yǎng)溫度.Ahring探索了高溫厭氧消化過程溫度變化對菌群生物量的影響，結(jié)果顯示當將一個連續(xù)攪拌反應(yīng)器的培養(yǎng)溫度從55 ℃提高到65 ℃，細菌的生物量將有明顯的下降，而古菌的生物量會有上升，當溫度達到65 ℃時，氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷古菌具有明顯的生物活性。
可見，溫度的轉(zhuǎn)變對厭氧消化菌群結(jié)構(gòu)和功能都有強烈的影響.為了減少溫度對厭氧消化菌群的沖擊，在厭氧生物反應(yīng)器啟動時通常采用梯度升溫的方法(韓育宏等，2009).本研究則利用37 ℃的中溫厭氧消化菌群直接轉(zhuǎn)入50 ℃培養(yǎng)，并通過連續(xù)進料糖蜜有機廢水馴化高溫厭氧消化菌群，進而考察高溫馴化過程中菌群結(jié)構(gòu)、多樣性及功能的變化特征.研究結(jié)果對闡明厭氧發(fā)酵菌群在溫度劇烈變化帶來的選擇壓力下菌群結(jié)構(gòu)與功能的變化趨勢，對改進高溫厭氧消化菌群富集方法具有重要意義。
(1)37 ℃培養(yǎng)的中溫厭氧消化產(chǎn)甲烷菌群直接轉(zhuǎn)入50 ℃高溫馴化處理高濃度糖蜜有機廢水，厭氧消化過程能夠快速啟動并生成甲烷，并在22 d后形成穩(wěn)定的高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷菌群，平均甲烷生成效率為162.5 mL·g-1.穩(wěn)定產(chǎn)氣期間乙酸和丙酸的質(zhì)量濃度分別為25.3和145.3 mg·L-1。
(2)菌群結(jié)構(gòu)及多樣性在高溫馴化過程中發(fā)生劇烈變化，細菌強于古菌，并逐漸穩(wěn)定成為以細菌以及產(chǎn)甲烷古菌為主要優(yōu)勢菌群的高溫厭氧消化菌群。
(3) 所獲高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷菌群，其產(chǎn)甲烷古菌的總生物量明顯下降，大約為7.6×106拷貝/g活性污泥。
