隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，餐廚垃圾（FW）和污水處理廠剩余污泥（WAS）的產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速。厭氧發(fā)酵是實(shí)現(xiàn)剩余污泥和餐廚垃圾穩(wěn)定化、減量化和資源化的主流技術(shù)之一，且其可產(chǎn)生高附加值的揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）等產(chǎn)物。我國(guó)剩余污泥的碳氮比（C/N）為4.6～5.0，餐廚垃圾的C/N為10～30，而厭氧發(fā)酵技術(shù)適宜的C/N為10～20，選擇適當(dāng)配比的剩余污泥和餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵可提高有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化效能。

水解階段是厭氧發(fā)酵的主要限速步驟。電化學(xué)預(yù)處理技術(shù)（EPT）被認(rèn)為是強(qiáng)化厭氧發(fā)酵水解產(chǎn)酸的有效手段之一，EPT通過(guò)電化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生強(qiáng)氧化性物質(zhì)，可破壞污泥細(xì)胞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，有利于胞內(nèi)有機(jī)質(zhì)溶出，進(jìn)而提高厭氧發(fā)酵的VFAs產(chǎn)量。由于餐廚垃圾中含鹽量（主要為NaCl）較高（約為0.34%～6.4%），這些鹽分經(jīng)過(guò)電化學(xué)預(yù)處理后可生成活性氯化物（RCS），一方面RCS具有強(qiáng)氧化性，可促進(jìn)胞內(nèi)有機(jī)質(zhì)溶出，富集篩選發(fā)酵功能菌；另一方面其濃度過(guò)高會(huì)抑制厭氧發(fā)酵菌的活性，降低產(chǎn)酸效能。因此，探究鹽度對(duì)電化學(xué)預(yù)處理后厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的影響，可確定剩余污泥-餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵的最佳鹽度和適宜RCS濃度范圍，進(jìn)而提高發(fā)酵功能菌占比和VFAs產(chǎn)量，但截至目前尚未見(jiàn)相關(guān)方面的研究報(bào)道。鑒于此，筆者研究了不同鹽度（3、6和10g/L，以NaCl計(jì)，下同）對(duì)電化學(xué)預(yù)處理后剩余污泥-餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸的影響，測(cè)定預(yù)處理前后有機(jī)質(zhì)溶出情況和RCS濃度，考察厭氧發(fā)酵過(guò)程中VFAs產(chǎn)量及組成、微生物群落結(jié)構(gòu)及數(shù)量的變化，探究最佳鹽度。

1、材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用剩余污泥取自武漢市湯遜湖污水處理廠二沉池，經(jīng)5mm篩網(wǎng)過(guò)濾后，用去離子水清洗3次以去除雜質(zhì)和鹽分。餐廚垃圾取自華中科技大學(xué)東園學(xué)生食堂，主要成分為肉、蔬菜和米飯，除去懸浮油脂和鹽分后用攪拌器研磨成漿液狀態(tài)。剩余污泥和餐廚垃圾均于4℃冰箱中保存。厭氧共發(fā)酵所用接種物取自實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的中溫半連續(xù)餐廚垃圾厭氧發(fā)酵罐。分別檢測(cè)接種污泥、剩余污泥和餐廚垃圾的pH、總懸浮固體（TSS）、揮發(fā)性懸浮固體（VSS）、溶解性化學(xué)需氧量（SCOD）、碳水化合物、溶解性蛋白質(zhì)和氨氮等常規(guī)指標(biāo)，具體見(jiàn)表1。

1.2 電化學(xué)預(yù)處理實(shí)驗(yàn)

1.2.1 電化學(xué)預(yù)處理裝置

電化學(xué)預(yù)處理實(shí)驗(yàn)裝置由電化學(xué)工作站、電極、2000mL燒杯和磁力攪拌器組成，如圖1所示。電化學(xué)工作站可提供穩(wěn)定電壓，電極采用4片網(wǎng)狀電極交替組成，根據(jù)前期研究結(jié)果，兩片為表面涂覆釕銥金屬氧化物涂層（Ti/IrO2-RuO2）的鈦基陽(yáng)極板，兩片為純鈦基的陰極板，連接桿長(zhǎng)12.0cm，電極網(wǎng)長(zhǎng)6.0cm、寬5.0cm，極板間距為1.0cm。本實(shí)驗(yàn)使用5V恒定電壓，采用磁力攪拌器對(duì)剩余污泥-餐廚垃圾進(jìn)行攪拌混勻，避免電化學(xué)預(yù)處理過(guò)程中基質(zhì)沉降，轉(zhuǎn)速為180r/min。

1.2.2 電化學(xué)預(yù)處理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)前期研究結(jié)果，按照剩余污泥和餐廚垃圾比例為1∶1（以VSS計(jì)）配制3組混合基質(zhì)。燒杯有效容積為1000.0mL，分別投加419.7mL剩余污泥、29.5mL餐廚垃圾和550.8mL去離子水。配制后混合基質(zhì)的TSS為8.6g/L，VSS為6.0g/L。根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)，向每組混合基質(zhì)中加入不同劑量的NaCl，控制鹽度分別為3、6和10g/L。將配制好的3組混合基質(zhì)在5V恒定電壓下處理60min，并在室溫下避光放置0.5d作為實(shí)驗(yàn)組，分別命名為S3-EPT、S6-EPT和S10-EPT，以相同鹽度梯度但不進(jìn)行電化學(xué)預(yù)處理的混合基質(zhì)作為對(duì)照組，分別命名為S3-Blank、S6-Blank和S10-Blank。分別在電化學(xué)預(yù)處理開(kāi)始前和結(jié)束后取3～5mL混合基質(zhì)樣品，采用0.45µm過(guò)濾器過(guò)濾，分析SCOD、碳水化合物、溶解性蛋白質(zhì)、VFAs、RCS等指標(biāo)。

1.3 混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵實(shí)驗(yàn)

預(yù)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中S10-Blank和S10-EPT組的VFAs累積產(chǎn)量顯著低于其他四組，故混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵實(shí)驗(yàn)僅從4個(gè)預(yù)處理燒杯（S3-Blank、S6-Blank、S3-EPT和S6-EPT）中分別取161.0mL轉(zhuǎn)移到250.0mL厭氧發(fā)酵瓶中，再加入39.0mL接種物，此時(shí)厭氧共發(fā)酵固液混合物總體積為200.0mL，TSS為11.4g/L，VSS為8.7g/L。隨后將厭氧發(fā)酵瓶密封并放入恒溫箱搖床中，溫度為（38±0.2）℃，轉(zhuǎn)速為150r/min，進(jìn)行20d的厭氧共發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。每?jī)商鞆陌l(fā)酵瓶中取3～5mL混合樣品，過(guò)濾后分析發(fā)酵液的VFAs等理化指標(biāo)。在第2和14天分別采集1mL樣品進(jìn)行功能微生物測(cè)序以分析微生物群落結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)第14天采集的樣品采用相關(guān)試劑盒檢測(cè)關(guān)鍵酶活性。實(shí)驗(yàn)均設(shè)置平行組，并計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.4 分析項(xiàng)目與方法

TSS和VSS采用重量法測(cè)定，SCOD采用重鉻酸鉀法測(cè)定，溶解性蛋白質(zhì)采用福林酚法測(cè)定，碳水化合物采用硫酸-蒽酮法測(cè)定，氨氮采用納氏試劑比色法測(cè)定。上清液中的RCS含量采用N，N-二乙基對(duì)苯二胺（DPD）分光光度法測(cè)定，以Cl2計(jì)。甲烷含量采用氣相色譜儀（GCTrace1300，賽默飛）測(cè)定，VFAs含量及組分采用氣相色譜儀（GC-2014，島津）測(cè)定。按照試劑盒法（硅基質(zhì)吸附柱）從混合基質(zhì)樣品中提取細(xì)菌和古菌總DNA，擴(kuò)增DNA序列，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程在IlluminaMiSeq平臺(tái)上進(jìn)行高通量測(cè)序。采用相關(guān)試劑盒對(duì)α-葡萄糖苷酶、蛋白酶、乙酸激酶（AK）、磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶（PTA）、草酰乙酸轉(zhuǎn)羧化酶（OAATC）、琥珀酰輔酶A轉(zhuǎn)移酶（CoAT）、輔酶F420（F420）和乳酸脫氫酶（LDH）等關(guān)鍵酶的活性進(jìn)行檢測(cè)。

2、結(jié)果與討論

2.1 鹽度對(duì)混合基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)溶出的影響

經(jīng)過(guò)電化學(xué)預(yù)處理后，不同鹽度（3、6和10g/L）的混合基質(zhì)上清液中SCOD、碳水化合物和溶解性蛋白質(zhì)含量均上升，其中，SCOD分別從1788.29、2175.11、2256.14mg/L升到2445.23、2532.82、4406.13mg/L，當(dāng)鹽度為10g/L時(shí)SCOD上升最明顯；碳水化合物分別從876.11、849.89、863.33mg/L上升到988.71、1067.38、1009.08mg/L；溶解性蛋白質(zhì)分別從59.18、72.07、64.07mg/L上升到162.86、167.34、95.45mg/L，當(dāng)鹽度為3和6g/L時(shí)溶解性蛋白質(zhì)上升更明顯。以上表明，電化學(xué)預(yù)處理有助于混合基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的溶出，鹽度較低（3和6g/L）的混合基質(zhì)經(jīng)電化學(xué)預(yù)處理后更有利于溶解性蛋白質(zhì)的溶出，而鹽度較高（10g/L）的混合基質(zhì)經(jīng)電化學(xué)預(yù)處理后SCOD溶出量更高，但溶解性蛋白質(zhì)溶出量較少，混合基質(zhì)的可生化性較低。因此，較低的鹽度更有利于提高電化學(xué)預(yù)處理后混合基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的溶出效能，并提高混合基質(zhì)的可生化性。由于鹽度為10g/L的混合基質(zhì)經(jīng)電化學(xué)預(yù)處理后可生化性較差，幾乎不產(chǎn)生VFAs，故后期僅探究3和6g/L這兩種較低鹽度對(duì)混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵的影響。

2.2 鹽度對(duì)氧化性物質(zhì)產(chǎn)生的影響

經(jīng)過(guò)電化學(xué)預(yù)處理后，不同鹽度（3、6、10g/L）混合基質(zhì)的RCS含量分別為11.60、207.71、346.17mg/L，RCS含量隨鹽度的升高而升高，且在鹽度為3~6g/L區(qū)間內(nèi)增加迅速。圖2為不同鹽度（3、6、10g/L）的混合基質(zhì)在電化學(xué)預(yù)處理后各指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)�？芍�，鹽度與RCS、pH、SCOD呈正相關(guān)，與氨氮、溶解性蛋白質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均高于0.85，其中，鹽度和RCS含量存在良好的正相關(guān)性，R2為0.98。RCS可直接攻擊污泥內(nèi)部細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致污泥細(xì)胞裂解，從而促進(jìn)混合基質(zhì)中SCOD、碳水化合物和溶解性蛋白質(zhì)的溶出并調(diào)節(jié)pH。

2.3 鹽度對(duì)厭氧共發(fā)酵產(chǎn)物的影響

不同鹽度混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵產(chǎn)VFAs的情況如圖3（a）所示。可以看出，VFAs累積產(chǎn)量整體呈先上升后緩慢下降的趨勢(shì)。不同鹽度混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵的VFAs產(chǎn)量有所差異，其中，S3-EPT組的VFAs產(chǎn)量遠(yuǎn)高于對(duì)照組，在第14天達(dá)到最高值即2259.33mg/L（以COD計(jì)，下同），相比對(duì)照組提升了33.27%，而S6-EPT組的VFAs產(chǎn)量低于對(duì)照組。鹽度與RCS含量呈強(qiáng)正相關(guān)，RCS能夠破壞胞外聚合物、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，有利于厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸；但RCS含量過(guò)高時(shí)會(huì)殺滅部分微生物，不利于混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵產(chǎn)VFAs。實(shí)驗(yàn)組的VFAs累積產(chǎn)量峰值均滯后對(duì)照組2~3d，說(shuō)明電化學(xué)預(yù)處理后產(chǎn)酸時(shí)間出現(xiàn)遲滯。低含量的RCS有利于改善混合基質(zhì)水解和酸化過(guò)程，從而提高產(chǎn)酸量。因此，鹽度為3g/L的混合基質(zhì)經(jīng)電化學(xué)預(yù)處理后產(chǎn)酸效果最好，但仍需要一段時(shí)間消耗RCS，恢復(fù)微生物活性，從而導(dǎo)致最高產(chǎn)酸時(shí)間滯后。

圖3（b）反映了鹽度對(duì)剩余污泥-餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵產(chǎn)甲烷的影響。實(shí)驗(yàn)組的甲烷累積產(chǎn)量緩慢增加，但均低于1mL/gVSS，幾乎沒(méi)有甲烷產(chǎn)生，而對(duì)照組S3-Blank和S6-Blank的甲烷累積產(chǎn)量從第4天開(kāi)始上升，在發(fā)酵期末分別達(dá)到16.28、9.59mL/gVSS。以上結(jié)果表明，電化學(xué)預(yù)處理會(huì)顯著抑制產(chǎn)甲烷，這是由于產(chǎn)甲烷菌較為敏感，電化學(xué)預(yù)處理后殘留的RCS抑制了產(chǎn)甲烷菌活性。

如圖3（c）所示，在混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)酸的主要組分為乙酸和丙酸，二者之和可占到60%以上，發(fā)酵類(lèi)型為丙酸型發(fā)酵，與已有的研究結(jié)果基本一致，其他組分主要包括丁酸和戊酸等短鏈脂肪酸。對(duì)照組S3-Blank的乙酸占比在第8天迅速下降至7%，而S6-Blank組在第14天下降至18%，隨后均處于2%～4%之間；對(duì)照組S3-Blank和S6-Blank的丙酸占比分別由前期的30%、26%緩慢升至第20天的63%、48%。乙酸的急劇下降可能是因?yàn)橐宜岜划a(chǎn)甲烷菌利用合成甲烷等，而由于丙酸轉(zhuǎn)化為乙酸的途徑受阻以及丁酸等分解為丙酸，導(dǎo)致丙酸占比持續(xù)上升。

在20d的厭氧共發(fā)酵過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)組S3-EPT的乙酸占比由初始的50%逐漸下降并最終穩(wěn)定在35%左右；丙酸占比在第2天迅速上升，隨后逐漸穩(wěn)定在30%左右。實(shí)驗(yàn)組S6-EPT的乙酸占比先增加（第6天增至最高即57%）后下降并最終穩(wěn)定在32%左右；丙酸占比在第8天迅速上升，隨后逐漸穩(wěn)定在40%左右。實(shí)驗(yàn)組最終的丙酸占比均低于對(duì)照組。結(jié)合VFAs產(chǎn)量和甲烷產(chǎn)量來(lái)看，實(shí)驗(yàn)組S3-EPT在發(fā)酵14d后乙酸和丙酸累積產(chǎn)量最高，分別為832.51和735.60mg/L，但兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組均幾乎沒(méi)有甲烷產(chǎn)生�？梢�(jiàn)，電化學(xué)預(yù)處理有效抑制了產(chǎn)甲烷過(guò)程，阻止了VFAs中乙酸被消耗利用的途徑，有利于乙酸的積累，提高乙酸在VFAs中的占比。而隨著鹽度的提升，電化學(xué)預(yù)處理可提高丙酸占比，但考慮到S6-EPT組的VFAs總量低于S3-EPT組，電化學(xué)預(yù)處理仍不適合鹽度較高的混合基質(zhì)。

以上研究結(jié)果說(shuō)明，電化學(xué)預(yù)處理可有效抑制剩余污泥-餐廚垃圾混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵產(chǎn)甲烷，有利于提高厭氧發(fā)酵液中的乙酸含量，提升發(fā)酵液作為碳源被利用的潛力。

2.4 鹽度對(duì)關(guān)鍵酶活性的影響

在厭氧共發(fā)酵中微生物通過(guò)分泌關(guān)鍵酶來(lái)催化物質(zhì)的代謝與合成。分別以對(duì)照組為基準(zhǔn)（相對(duì)酶活性為100%），計(jì)算不同鹽度實(shí)驗(yàn)組的相對(duì)酶活性，結(jié)果見(jiàn)圖4。α-葡萄糖苷酶和蛋白酶為水解酶，前者可分解糖類(lèi)，后者參與蛋白質(zhì)的分解；乙酸和丙酸是混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的主要VFAs，乙酸激酶（AK）和磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶（PTA）主要參與乙酸的生成，草酰乙酸轉(zhuǎn)羧化酶（OAATC）和琥珀酰輔酶A轉(zhuǎn)移酶（CoAT）主要參與丙酸的合成；輔酶F420（F420）主要負(fù)責(zé)甲烷的合成；乳酸脫氫酶（LDH）主要參與乳酸的合成，可作為評(píng)價(jià)微生物細(xì)胞膜完整性的指標(biāo)。

由圖4可知，實(shí)驗(yàn)組S3-EPT的α-葡萄糖苷酶和蛋白酶相比對(duì)照組分別增加了11.48%和15.80%，實(shí)驗(yàn)組S6-EPT的α-葡萄糖苷酶和蛋白酶相比對(duì)照組分別下降了12.97%和5.27%。這說(shuō)明水解酶的活性可能與接種時(shí)RCS含量有關(guān)，RCS含量較高時(shí)會(huì)抑制水解酶的分泌；RCS含量較低時(shí)，雖然對(duì)微生物的影響較小，但由于發(fā)酵過(guò)程中微生物間的競(jìng)爭(zhēng)激烈，水解菌活性也會(huì)受到一定抑制；合適的RCS含量有利于水解菌成為優(yōu)勢(shì)菌種，促進(jìn)其分泌α-葡萄糖苷酶和蛋白酶來(lái)降解糖類(lèi)和蛋白質(zhì)。在乙酸和丙酸合成方面，S3-EPT組AK、PTA、OAATC和CoAT的相對(duì)活性得到增強(qiáng)，相比對(duì)照組分別提升了18.45%、3.62%、23.88%和5.05%，乙酸和丙酸合成酶的活性增強(qiáng)，可促進(jìn)VFAs的生成，與VFAs產(chǎn)量變化情況能較好地吻合。輔酶F420在電化學(xué)預(yù)處理后被有效抑制，S3-EPT組和S6-EPT組輔酶F420的相對(duì)活性較低，相比對(duì)照組分別下降了15.44%和15.29%，與實(shí)驗(yàn)組甲烷產(chǎn)量處于較低水平的情況吻合。LDH酶的活性在S3-EPT組中相對(duì)較低（92.56%），在S6-EPT組中相對(duì)較高（112.34%），說(shuō)明較高含量的RCS會(huì)破壞微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致LDH酶釋放。

整體來(lái)看，實(shí)驗(yàn)組S3-EPT中與水解、乙酸合成、丙酸合成相關(guān)的酶活性增強(qiáng)，而產(chǎn)甲烷酶和乳酸脫氫酶的活性被抑制，關(guān)鍵酶活性的協(xié)同變化有效強(qiáng)化了混合基質(zhì)水解和VFAs合成。實(shí)驗(yàn)組S6-EPT中與水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷相關(guān)的酶活性均降低，而LDH酶活性則提升了12.34%，說(shuō)明對(duì)于較高鹽度的混合基質(zhì)，電化學(xué)預(yù)處理會(huì)抑制酶活性，破壞微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不利于厭氧共發(fā)酵，這也與鹽度為6g/L的實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)酸表現(xiàn)不佳的情況一致。

2.5 鹽度對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

鹽度對(duì)厭氧共發(fā)酵中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響如圖5所示。由圖5（a）可知，發(fā)酵前對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組在門(mén)水平上的微生物組成大致相似，占主要優(yōu)勢(shì)的菌門(mén)為Firmicutes（厚壁菌門(mén)）、Bacteroidetes（擬桿菌門(mén)）、Proteobacteria（變形菌門(mén)）和Actinobacteria（放線菌門(mén)）等水解酸化菌，對(duì)照組S3-Blank和S6-Blank中上述4種優(yōu)勢(shì)菌門(mén)的相對(duì)豐度之和分別為89.79%和92.01%，經(jīng)過(guò)電化學(xué)預(yù)處理后，優(yōu)勢(shì)菌門(mén)的豐度變化較為明顯，實(shí)驗(yàn)組S3-EPT和S6-EPT中上述4種優(yōu)勢(shì)菌門(mén)的相對(duì)豐度之和分別為94.40%和74.73%，S3-EPT中4種優(yōu)勢(shì)菌門(mén)的相對(duì)豐度之和最高，其中Firmicutes占據(jù)主導(dǎo)地位（64.90%），Firmicutes是一類(lèi)常見(jiàn)的酸化細(xì)菌，主要參與蛋白質(zhì)和糖類(lèi)等有機(jī)物的降解，并將其轉(zhuǎn)化為VFAs，特別是乙酸。這與S3-EPT中VFAs產(chǎn)量最高和乙酸比例較高的情況相吻合。經(jīng)過(guò)14d厭氧共發(fā)酵，實(shí)驗(yàn)組S3-EPT和S6-EPT中以上4種優(yōu)勢(shì)菌門(mén)的相對(duì)豐度之和相比對(duì)照組分別升高了24.28%和6.22%，其中S3-EPT組中Bacteroidetes在厭氧共發(fā)酵過(guò)程中的豐度提升最明顯，提升至39.00%，Bacteroidetes可分解碳水化合物和蛋白質(zhì)，并合成乙酸等VFAs，Bacteroidetes豐度的提升有利于乙酸累積�？梢�(jiàn)，電化學(xué)預(yù)處理有利于富集篩選水解酸化細(xì)菌，為提高VFAs的合成提供了有利條件。

如圖5（b）所示，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組在屬水平上的微生物組成差異顯著，S3-Blank中占主要優(yōu)勢(shì)的菌屬為Prevotella_9（普氏菌屬，9.27%）和Veillonella（韋榮氏球菌屬，8.20%），S6-Blank中占主要優(yōu)勢(shì)的菌屬為Escherichia-Shigella（埃希氏桿菌屬，13.74%）和Clostridium_sensu_stricto_1（梭菌屬，9.65%）。經(jīng)電化學(xué)預(yù)處理后，S3-EPT組的主要優(yōu)勢(shì)菌屬變?yōu)?/span>Weissella（魏斯氏菌屬）和Leuconostoc（明串珠菌屬），相對(duì)豐度分別為29.11%和22.95%，還檢測(cè)出較高豐度的Lactobacillus（乳桿菌屬，9.95%），Leuconostoc、Weissella和Lactobacillus均屬于Firmicutes，是常見(jiàn)的乳酸菌。在VFAs的合成路徑中，乳酸可在丙酮酸脫氫酶作用下被轉(zhuǎn)化為丙酸。S6-EPT組的主要優(yōu)勢(shì)菌屬變?yōu)?/span>Dechloromonas（脫氯單胞菌屬，6.47%），其他各菌屬的相對(duì)豐度較低（低于5%）�？梢�(jiàn)，鹽度的提升在一定程度上對(duì)微生物進(jìn)行了篩選，鹽度越高，電化學(xué)預(yù)處理后殘留RCS含量越高，低含量RCS可篩選微生物種類(lèi)，提高水解酸化菌的相對(duì)豐度，從而改善厭氧共發(fā)酵效果，而高含量RCS會(huì)抑制水解酸化菌活性。

經(jīng)過(guò)14d厭氧共發(fā)酵，各組中優(yōu)勢(shì)菌屬發(fā)生了明顯變化，對(duì)照組S3-Blank中占主要優(yōu)勢(shì)的是Parabacteroides（副擬桿菌屬，16.43%）和U29-B03（12.07%），實(shí)驗(yàn)組S3-EPT中相對(duì)豐度超過(guò)5%的菌屬較多，其優(yōu)勢(shì)菌屬主要為Prevotella_7（普氏菌屬）、Caproiciproducens（產(chǎn)己酸菌屬）、Bifidobacterium（雙歧桿菌）和Clostridium_sensu_stricto_12（梭菌屬），相對(duì)豐度分別為21.07%、8.52%、6.75%和5.62%。有研究表明，Prevotella在pH為4.6～5.0條件下，可降解碳水化合物和部分蛋白質(zhì)，合成琥珀酸和乙酸，提高VFAs產(chǎn)量。Caproiciproducens主要參與有機(jī)酸的代謝，產(chǎn)物為H2、乙酸、丁酸和己酸等。Bifidobacterium隸屬于Actinobacteria，可以將難降解的纖維素等分解。Clostridium作為一種水解菌株，在水解碳水化合物和蛋白質(zhì)方面發(fā)揮著重要作用。對(duì)照組S6-Blank中占主要優(yōu)勢(shì)的為Clostridium_sensu_stricto_12（梭菌屬，8.74%）和Parabacteroides（副擬桿菌屬，8.19%），實(shí)驗(yàn)組S6-EPT中優(yōu)勢(shì)菌屬主要為Bifidobacterium（雙歧桿菌屬）、Prevotella_7（普氏菌屬）和Veillonella（韋榮氏球菌屬），相對(duì)豐度分別為18.55%、16.56%和10.92%。盡管鹽度為6g/L的混合基質(zhì)厭氧共發(fā)酵后水解酸化菌屬的相對(duì)豐度較高，但由于RCS含量較高，破壞了微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，細(xì)菌基因表達(dá)受限，限制了有機(jī)物分解與VFAs合成。

綜上，鹽度為3g/L的混合基質(zhì)經(jīng)電化學(xué)預(yù)處理后不僅有利于初期富集篩選Firmicutes，還可提高水解酸化細(xì)菌的豐度（如Prevotella_7），為強(qiáng)化產(chǎn)酸提供了有利條件；鹽度為6g/L的混合基質(zhì)在電化學(xué)預(yù)處理后殘留RCS含量較高，雖篩選富集了水解酸化菌，但顯著抑制了微生物活性，不利于有機(jī)物分解與VFAs合成。

3、結(jié)論

①對(duì)于剩余污泥-餐廚垃圾混合基質(zhì)，鹽度與電化學(xué)預(yù)處理后殘留RCS含量呈強(qiáng)正相關(guān)性，R2為0.98，殘留RCS可促進(jìn)有機(jī)質(zhì)溶出并調(diào)節(jié)pH，改善混合基質(zhì)可生化性。相對(duì)較低的鹽度（3g/L）更有利于提高電化學(xué)預(yù)處理混合基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的溶出效能，可生化性較好的溶解性蛋白質(zhì)相比未預(yù)處理組提升了近2倍。較高的鹽度（10g/L）雖然能促進(jìn)混合基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的溶出，但易生物利用底物（如溶解性蛋白質(zhì)）的溶出量較少。

②剩余污泥-餐廚垃圾混合基質(zhì)的最佳鹽度為3g/L，VFAs產(chǎn)量最高達(dá)到2259.33mg/L，相比未預(yù)處理組提升了33.27%，水解、乙酸合成、丙酸合成相關(guān)酶的活性提高，而產(chǎn)甲烷酶活性被抑制，關(guān)鍵酶活性的協(xié)同變化有效強(qiáng)化了混合基質(zhì)水解和VFAs合成。鹽度較高（6g/L）的混合基質(zhì)中水解產(chǎn)酸相關(guān)酶活性相比對(duì)照組降低了5%～10%，不利于厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸。

③鹽度的提升在一定程度上篩選了微生物種類(lèi)，鹽度與電化學(xué)預(yù)處理后RCS含量呈強(qiáng)正相關(guān)性，殘留RCS有利于提高厭氧發(fā)酵過(guò)程中水解酸化菌的豐度。鹽度為3g/L的混合基質(zhì)在厭氧發(fā)酵后優(yōu)勢(shì)水解酸化菌門(mén)（如Firmicutes等）相對(duì)豐度之和相比對(duì)照組升高了24.28%。但過(guò)高RCS含量會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和抑制微生物基因表達(dá)。（來(lái)源：中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院）