综述：甘蔗渣两阶段厌氧消化技术的进步：通过利用发酵-产硫过程克服现有缺点

《REVIEWS IN ENVIRONMENTAL SCIENCE AND BIO-TECHNOLOGY》：Advancements in two-stage anaerobic digestion of sugarcane vinasse: overcoming drawbacks by exploiting the fermentative-sulfidogenic process

甘蔗废液生物消化因高硫酸盐（2–3 g-SO?2? L?1）导致微生物竞争抑制和硫化氢（H?S）富集（最高45,000 ppm），影响甲烷回收。发酵产硫过程通过有机物氧化生成碳酸氢盐（生物碱化），减少化学碱化成本，同时提高甲烷含量（>80%）并去除H?S，形成环保经济双赢策略。此外，H?S/CO?混合废气可作为硫和生物二氧化碳回收的原料，但需进一步研究发酵产硫在甲烷生成中的碱源作用及低成本硫生成策略。

　　

摘要

甘蔗渣的生物消化过程面临诸多挑战，主要是因为其中含有丰富的硫酸盐（浓度为2–3克硫酸盐/升），这会导致微生物之间的竞争、抑制作用以及产生富含硫化氢（H?S）的沼气。高浓度的硫化氢（最高可达45,000 ppm）对能源回收具有显著的经济负面影响，尤其是在将其转化为生物甲烷的过程中。尽管这种工艺具有潜在的优势，但由于碱化成本较高，采用两阶段生物消化技术仍存在障碍。然而，发酵-产硫过程颇具前景：该过程在氧化有机物时会产生碳酸氢盐碱度，并通过生成硫化物离子来消耗氢离子（H?）。这一机制减少了昂贵的碱化剂的需求，同时提高了沼气的能量价值（甲烷含量超过80%，且不含硫化氢），为经济高效且环境可持续的升级策略创造了有利条件。此外，发酵-产硫阶段产生的富含硫化氢和二氧化碳的沼气需从环境角度加以处理（作为“副产物”），从而为硫元素和生物来源二氧化碳的回收提供了可行的生物技术途径。尽管在实验室规模上已取得显著进展，但仍需进一步研究发酵-产硫步骤在甲烷生成过程中作为生物碱度来源的作用。同时，开发低成本且环境友好的策略以支持产硫活动至关重要。本文阐明了发酵-产硫途径在甘蔗渣生物消化中的核心作用，突出了其在沼气升级以及回收有价值副产品（如元素硫和生物来源二氧化碳）方面的双重潜力。

图形摘要