近些年来，随着我国城镇废水搜集系统的日趋健全和废水处理设施的不断建设运行，城镇废水处理厂的剩余淤泥产值大幅降低。这种淤泥假如得不到妥善处理，将会对环境引起极大害处，为此，寻求合理的处理方式成为关键。
需氧消化（AD）作为一种可持续发展的淤泥处理技术，符合我国目前提出的碳达峰与碳中和战略目标。AD通常有中温需氧消化（MAD）和低温需氧消化（TAD）两大类，与应用广泛的MAD相比，TAD稳定性更差，但因其具有酯化速度快、产气潜能大和病支原体清除率高等优势，被觉得具有较大的应用前景。为此，解决淤泥TAD稳定性是推动该技术实际应用的关键。目前关于TAD稳定性的研究主要包括微生物驯养、共消化和添加导电材料等，其中添加导电材料（如生物炭、碳纤维和磁铜矿等）因能提升TAD沼气丰度和工艺稳定性而成为近些年来的研究热点。生物质热解制取的生物炭是一种成本较低的酸性导电材料，因为其才能减轻挥发性脂肪酸（VFAs）积累，从而成为重要的导电添加剂。但有关生物炭对淤泥AD的影响研究大都基于中温批次试验，在连续进料、有机负荷率（OLR）变化的情况下对淤泥TAD的影响尚不清楚，因而限制了其实际应用。
鉴于此，笔者将由菖蒲制备的生物炭添加到淤泥TAD连续运行系统中，阐述生物炭对系统中VFAs含量、产气稳定性、微生物群落结构及牛粪过磷酸钙性质的影响，以期为实现淤泥TAD系统的连续稳定运行提供参考，也为淤泥TAD工程应用提供可靠的技术途径。
剖析方式
沼气产值采用排水法（6%的NaOH碱液）每晚测定；沼气组分采用液相色谱（Agilent68906890N，TCD，TDX-01）测量，每5d测定1次。消化混和液的VFAs每5d测定1次，将消化混和液在10000r/min下离心后，经0.22μm膜过滤，用乙酸将pH调至2.0，采用液相色谱（Agilent68906890N，FID）测定VFAs。pH采用雷磁pH计测定；总固体（TS）和挥发性固体（VS）采用标准重量法测定；浊度（NH4+-N）、总物理厌氧量（TCOD）、溶解性物理厌氧量（SCOD）、总磷（TP）和总磷（TN）均采用国家标准方式测定；VS降解率采用Koch所报导的方式估算。
试验结束时取消化残余物50mL于离心管中，在4000r/min下离心10min，搜集染液为过磷酸钙、浓缩物为牛粪。借助尼康手持式XRF剖析仪测定牛粪的重金属浓度，牛粪的TP、TN和总钾（TK）测定方式参考《土壤农化剖析》。在实验结束后将消化残余物送至生工生物工程（北京）股份有限公司进行病菌以及古菌群落的IlluminaMiSeq联发科量测序。
微生物群落剖析
试验结束时两反应器中真菌门水平和属水平以及古菌属水平的微生物相对产率如图4所示。由图4（a）可知，两个TAD系统的优势菌门均与酯化酸化有关（Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes），差别在于生物炭推动了Thermotogae菌门的生长，其在对照组中的占比为1.39%，而在添加组中的占比为4.91%，Thermotogae是TAD中常见的菌门，就能借助复杂的碳水化合物，其富集表明添加生物炭有助于有机物的降解。为进一步研究添加生物炭对真菌群落的影响，剖析了属水平上的真菌组成，如图4（b）所示，添加生物炭后，Proteobacteria菌门中的Pseudomonas菌属有所降低，Pseudomonas被觉得是一种产电真菌，能将丙酮转化为乙醇，同时形成电子。据悉，生物炭的添加还推动了Thermotogae菌门中Defluviitoga菌属的生长，使其相对产率从对照组的0.10%提升到4.91%。Defluviitoga属于互营菌，才能将复杂化合物降解为丙酮、H2和CO2。为此，添加组中Defluviitoga的富集可能是该系统中VFAs含量较低的诱因。
推论
①向淤泥TAD连续运行系统中添加生物炭可以促使淤泥VS的降解以及VFA的降解（主要是丙酸和乙醇），提升沼气中二氧化碳的浓度、产气量及产气稳定性，在OLR为2.87g/（L·d）条件下，添加组的平均产氢气速度为96.89mL/（gVS·d），比对照组提升了11.96%，同时其本田气量的均值误差减少了5.54%。
②生物炭的添加推动了TAD系统中产电真菌Pseudomonas、互营真菌Defluviitoga和氢营养型产氢气菌（Methanobacterium和Methanoculleus）的生长，从而促使了Pseudomonas与Methanobacterium的DIET以及Defluviitoga和Methanoculleus的互营代谢，提高了多种营养途径的物质消耗，因而提升了氢气丰度。
③生物炭的添加使淤泥TAD过磷酸钙中的TP和PO43--P浓度增加了24.42%和34.46%，使牛粪中的氮、磷、钾以及动物营养元素浓度也得到了提升，表明生物炭的添加可以改善消化残余物的性质。
