有机质可利用性和微生物对乙酸盐的竞争在污水污泥中石膏转化过程中抑制甲烷排放

传统厌氧消化会使有机废弃物释放甲烷。在此，我们研究了一种以硫酸盐为基础的替代途径，该途径能够抑制甲烷生成，并产生可通过碳酸盐沉淀封存碳的碱性溶液。尽管已知当还原态有机碳充足而硫酸盐受限时会发生产甲烷作用，但在微生物转化废石膏过程中，甲烷排放究竟主要由群落组成还是由有机物可利用性驱动，仍不清楚。通过比较在不同有机负荷下生长的微生物群落中，来自有机质的电子流向硫酸盐或甲烷的通量，我们表明，群落组成、微生物生长以及有机物可利用性共同决定了硫化物和甲烷的通量。较低的有机负荷会因底物稀缺而提高与发酵菌的协同营养相互作用以及硫酸盐还原菌与产甲烷菌之间竞争的重要性。与在硫酸盐和污水污泥存在条件下经过多轮生长富集得到的群落相比，原始污水污泥中存在的微生物还原的硫酸盐更少、产生的甲烷更多、生成的碱度更低。在硫酸盐存在且有机负荷较低的条件下进行富集后，再将这些群落接种入体系，可通过促进能够将乙酸氧化为 CO2 并与产甲烷菌竞争乙酸的脱硫杆菌目（Desulfobacterales）硫酸盐还原菌生长，从而降低甲烷的产生。在污泥处理系统中使用此类富集群落，能够在与当前不含硫酸盐的污泥处理系统相当的时间尺度上，促进有机底物和废石膏的去除，同时抑制甲烷生成。

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