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厌氧生化法的基本原理及影响其效果的因素一、厌氧生化法的基本原理废水厌氧生物处理是在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。
厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。
因而粗略地将厌氧消化过程分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段，如下图所示：24% 28%CH4 52% 72%乙酸第一阶段为水解酸化阶段。
复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。
这个阶段主要产生较高级脂肪酸。
含氮有机物分解产生的NH3除了提供合成细胞物质的氮源外，在水中部分电离，形成NH4HCO3，具有缓冲消化液PH值的作用。
第二阶段为产氢产乙酸阶段。
在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2。
第三阶段为产甲烷阶段。
产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化成甲烷。
虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段，但是在厌氧反应器中，三个阶段是同时进行的，并保持某种程度的动态平衡。
这种动态平衡一旦被PH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏，则首先将使产甲烷阶段受到抑制，其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，甚至会导致整个厌氧消化过程停滞。
二、影响厌氧处理效果的因素水解产酸细菌和产氢产乙酸细菌，可统称为不产甲烷菌，它包括厌氧细菌和兼性细菌，尤以兼性细菌居多。
与产甲烷菌相比，不产甲烷菌对PH值、温度、厌氧条件等外界环境因素的变化具有较强的适应性，且其增殖速度快。
而产甲烷菌是一群非常特殊的、严格厌氧的细菌，它们对环境条件的要求比不产甲烷菌更严格，而且其繁殖的世代期更长。
因此，产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物，产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤。
厌氧消化工艺的氨抑制现象金仁村;黄冠男;马春;阳广凤【摘要】对厌氧消化工艺氨抑制的相关研究进展作了综述,对氨抑制的机制进行了剖析,对其影响因素进行了总结,并提出了工程对策.结果表明,由于所用接种污泥、废物成分、试验条件和方法各不相同,氨抑制效应也各异.微生物驯化以及在厌氧消化前采取多种方法,可促成氨的去除或与其他毒物相互抵消毒性,从而显著改善废物处理的效率.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2010(030)004【总页数】4页(P9-12)【关键词】厌氧消化;氨抑制;废水处理;农业废物;工业废物【作者】金仁村;黄冠男;马春;阳广凤【作者单位】杭州师范大学环境科学系,浙江杭州,310036;杭州师范大学环境科学系,浙江杭州,310036;杭州师范大学环境科学系,浙江杭州,310036;杭州师范大学环境科学系,浙江杭州,310036【正文语种】中文【中图分类】X703.1厌氧消化过程包括厌氧微生物作用下有机废物的降解和稳定化，同时伴随着沼气的产生和生物量的增大〔1〕。
厌氧消化具有低剩余污泥产量、低能源消耗、可回收能源等优点〔2〕。
而废物中存在的大量抑制性物质是厌氧反应器运行失败的重要致因。
这些物质主要包括氨、硫化物、金属元素和有机物等。
笔者主要从氨的来源、抑制机理、影响因素和抑制调控对策等方面探讨氨抑制作用，为氨抑制的减缓乃至消除提供可行的途径，以保证厌氧消化的顺利进行。
氨一般从含氮物质的生物降解中产生，主要存在形式为蛋白质和尿素。
有机质厌氧生物降解产生氨的量可由式（1）化学计量关系求得〔3〕：一些氨抑制的机制已被提出，比如细胞内pH的改变，维持能的增加和一些酶反应的抑制〔4〕。
氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）是水溶液中总氨氮（TAN）的主要存在形态。
游离氨是产生抑制的主要成因，因为它能自由透过细胞膜〔5〕。
疏水的氨分子能以被动扩散的方式进入细胞，导致质子的不平衡和钾的缺乏〔6〕。
在四类厌氧微生物中，产甲烷菌对氨的耐受性最差，受氨抑制时最有可能停止生长〔7〕。
畜禽粪便厌氧降解过程中的抑制因素探讨摘要：阐述了畜禽粪便的厌氧消化过程起抑制作用因子包括抑制物质和环境条件抑制，抑制物主要为氨氮、无机盐、重金属和抗生素，环境条件抑制包括PH值、温度、氧化还原电位和营养物质，并对各自的抑制特性和机理做了初步的分析。
关键词：畜禽粪便；厌氧降解；抑制因素Abstract: Inhibitive factor on anaerobic digestion process of livestock manure was analyzed, including inhibiting substances and environmental conditions inhibitory. Ammonia, salts, heavy metals and antibiotics was included in the disincentive factor inhibiting substances, and PH value, temperature, oxidation and reduction potenial and nutrients was contained in the environmental conditions inhibitory. Also a preliminary analysis was did to introduce their respective characteristics and the inhibition mechanism. Key word: livestock manure; anaerobic digestion process; inhibitive factor许多工业废水中一般还有一种或几种对厌氧微生物（特别是对其中的产甲烷细菌）产生抑制作用的化学物质，这些抑制物质的存在会导致厌氧活性污泥的下降，甚至会导致厌氧污泥中几大类细菌间的平衡关系被破坏，最终导致反应器运行的失败。
剩余污泥厌氧消化抑制产甲烷代谢研究进展
肖雨;徐辉;刘方剑;杨波
【期刊名称】《应用化工》
【年(卷),期】2024(53)2
【摘要】首先阐述了抑制污泥厌氧产甲烷代谢的环境因素,主要是初始溶解氧、有机负荷、温度及pH。
归纳了污泥厌氧消化产甲烷的内源抑制因素腐殖酸、氨氮及盐度,腐殖酸可通过竞争产甲烷菌的电子及影响相关酶的活性来抑制产甲烷,氨氮主要依靠影响产甲烷菌活性抑制产甲烷,盐度不仅影响产甲烷活性,而且也影响胞内有机基质释放。
阐明了两种常用专性和非专性的外源抑制剂的作用机理。
归纳了抑制污泥厌氧产甲烷的研究进展,以期为污泥产酸资源化利用提供理论参考。
【总页数】4页(P443-446)
【作者】肖雨;徐辉;刘方剑;杨波
【作者单位】东华大学环境科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ09;X705
【相关文献】
1.强化污泥厌氧消化产甲烷新技术研究进展
2.生物填料厌氧消化工艺与完全混合厌氧消化工艺处理剩余污泥的比较研究
3.剩余污泥热碱处理及其对污泥厌氧消化的强化研究进展
4.藻酸盐降解菌群强化剩余污泥厌氧消化产甲烷
5.生物炭和石墨的电化学性质对剩余污泥厌氧消化产甲烷的影响
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厌氧干发酵过程抑制诊断与调控以厌氧干发酵过程抑制诊断与调控为标题的文章随着生物技术的发展，厌氧干发酵已经成为一种重要的生物工艺过程，广泛应用于食品、饲料、能源等领域。
然而，在厌氧干发酵过程中，一些不良因素的存在会导致发酵过程受到抑制，影响产品的质量和产率。
因此，对厌氧干发酵过程的抑制因素进行诊断与调控，成为了提高发酵效果的重要途径。
我们需要了解厌氧干发酵过程中可能存在的抑制因素。
常见的抑制因素包括温度、pH值、氧气浓度、营养物质浓度等。
温度过高或过低都会对微生物的生长和代谢产生不利影响，而过酸或过碱的环境也会破坏微生物的生理平衡。
另外，氧气的存在会抑制厌氧菌的生长，而营养物质浓度过高或过低都会影响微生物的代谢活性。
针对这些抑制因素，我们可以通过诊断来确定其具体影响，并采取相应的调控措施。
在诊断方面，我们可以通过监测发酵过程中的关键指标来判断抑制因素的存在。
比如，通过测量发酵液的温度、pH 值、氧气浓度、营养物质浓度等参数，可以了解到这些因素是否超出了微生物的适宜范围。
同时，还可以通过观察微生物的生长情况、产物的生成量等指标来判断抑制因素的具体影响。
一旦确定了抑制因素的存在，我们就可以采取相应的调控措施来提高发酵效果。
对于温度过高或过低的情况，我们可以通过调整发酵设备的控制系统来控制发酵温度，保持在适宜的范围内。
对于pH值过高或过低的情况，可以通过添加缓冲剂或调整酸碱度来进行调节。
对于氧气浓度过高的情况，可以采取降低搅拌速度或改变发酵设备结构等方法来减少氧气的进入。
对于营养物质浓度过高或过低的情况，可以通过调整发酵物料的配方或添加辅助营养物质来进行调节。
为了更好地抑制诊断与调控，我们还可以利用先进的生物技术手段。
比如，可以利用基因工程技术来改造厌氧菌的代谢途径，使其对抑制因素更为耐受或适应。
另外，利用高通量测序技术可以对发酵过程中微生物群落的组成和功能进行深入研究，从而揭示抑制因素对微生物群落的影响机制，为诊断与调控提供更为准确的依据。
厌氧消化过程氨抑制研究进展所属行业: 水处理关键词：厌氧消化厌氧消化工艺污水厂随着厌氧消化理论研究的不断深入,厌氧消化工艺的研发和应用取得了迅速的发展,但处理效率低和!运行稳定性差是厌氧消化中普遍存在的问题,其中氨积累引发氨抑制是主要原因之一。
文章简述了厌氧消化过程中氨抑制产生的机理及氨抑制的主要影响因素,介绍了氨抑制过程中微生物变化规律研究现状,总结了消除和缓解氨抑制的方法,并提出了厌氧消化氨抑制的重点研究方向。
厌氧消化作为一种可获得能源的可持续生物处理技术，在实际工程中得到了广泛应用。
在厌氧消化过程中，氨抑制被认为是影响其整体效能的重要因素。
虽然氮是厌氧消化系统中微生物新陈代谢所必须的元素，但是厌氧消化体系中过高的氨氮往往会抑制微生物的正常生命活动，尤其是产甲烷菌。
重点介绍了国内外厌氧消化氨抑制最新的机理研究，详细阐述了其主要的影响因素和消除措施，包括微生物驯化、pH 值调节、温度控制及 C/N 比调节等，为厌氧消化技术工程应用的未来研究提供一定的借鉴和参考。
厌氧消化作为一种能获得能源的可持续生物处理技术，其消化过程可以生成生物质能(主要为甲烷CH 4 ，含量为60% ～70%)，是一种极具前景并可缓解气候变化的绿色能源。
厌氧消化因具有稳定降解有机污染物并可在消化过程中产生可再生能源的特性，在对农业废弃物、食物残渣及污水厂剩余污泥等固体废弃物的无害化处理及资源化利用中得到了广泛应用。
在厌氧消化过程中，发酵物料内的含氮物质，如蛋白质、尿素和核酸等，在微生物的作用下最终被转化为氨氮(包括游离氨 NH3及NH+4) 。
尽管氨氮是厌氧消化过程厌氧微生物所必须的营养物，且一定浓度的氨氮可以为消化过程提供良好的缓冲作用，但是体系中过高浓度的氨氮对微生物有抑制作用，这被认为是导致厌氧消化反应系统崩溃的主要因素。
近年来，国内外对厌氧消化过程中氨抑制进行了大量研究，本文重点归纳了厌氧消化过程氨抑制的形成机制、影响因素以及应对措施，以期为厌氧消化反应系统的稳定运行提供一定的借鉴。
氨氮的（厌氧中氨氮抑制）.docx1.厌氧消化过程抑制因素的研究进展夏亚穆, 常亮, 王伟( 青岛科技大学化工学院, 山东青岛266042)21 31 2 钙离子Ca2+ 对某些产甲烷菌株的生长至关重要。
但是大量的Ca2+ 会形成钙盐沉淀物析出, 可能导致以下后果: ( 1) 在反应器和管道上结垢; ( 2) 使生物质结垢, 降低特定产甲烷菌群的活性; ( 3) 造成营养成分的损失和厌氧系统缓冲能力的降低[ 14] 。
2. 21 31 3 镁离子Schmidt 等[ 15] 发现适量的Mg2+ 能增强上流式厌氧污泥床( UASB) 反应器中高温( 55 e ) 厌氧污泥的沉降性能、减少被洗出反应器的污泥量, 但是Mg 2+ 对高温厌氧污泥产甲烷活性的促进作用不是很明显。
他们还发现Mg 2+ 会影响高温厌氧污泥的微生物特征, 即Mg 2+ 会影响污泥中各种微生物的相对数量, 改变其中的优势菌[ 16] 。
肖本益等[ 17] 发现Mg2+ 对厌氧污泥的产气活性有影响, 当Mg 2+ 浓度约为3~ 10 mmol #L- 1 时, 能够提高污泥的产气活性, 而超出此范围时,对污泥产气活性可能有抑制作用。
Mg2+ 提高厌氧污泥产气活性的机制可能是Mg2+ 能够催化甲烷合成过程的一步或几步反应, 另外, Mg 2+ 可能会影响有机物与污泥的有效接触。
21 31 4 钾离子K+ 的毒性作用目前研究还不是很多。
低浓度的K+ ( < 400 mg # L- 1 ) 在中温和高温范围对厌氧消化有促进作用, 而高浓度的K+ 在高温范围很容易表现出抑制作用。
这是因为高浓度的K+ 会被动进入细胞膜, 中和细胞膜电位[ 18] 。
21 31 5 钠离子当Na+ 浓度在100~ 200 mg # L- 1 范围时, 对中温厌氧菌的生长是有益的[ 19] , 因为Na+ 对三磷酸腺苷的形成或核苷酸的氧化有促进作用。
N a+ 浓度过高时, Na+ 很容易干扰微生物的代谢, 影响它们的活性[ 20] 。
化学与生物工程2009,Vol.26N o.10Ch emistry &B ioengin eerin g5基金项目:山东省自然科学基金资助项目(Q 2006B02),兰州大学功能有机分子国家重点实验室开放基金资助项目(200708)收稿日期:2009-06-02作者简介:夏亚穆(1974-),男,甘肃天水人,副教授,主要从事生物活性物质的提取、分离、合成等研究与开发工作;通讯联系人:常亮。
E -mail:sheng clx @163.co m,x iay m@ 。
厌氧消化过程抑制因素的研究进展夏亚穆,常 亮,王 伟(青岛科技大学化工学院,山东青岛266042)摘 要:厌氧消化是一种高效的废物处理方法。
但厌氧消化过程中经常出现诸如甲烷产量低、工序不稳定等问题,使得这项技术不能被广泛应用。
废弃物中种类繁多的抑制物质是导致厌氧消化不稳定或失败的主要原因。
概述了厌氧消化过程中经常出现的抑制因素的抑制机制和控制因子。
关键词:厌氧消化;抑制机制;控制因子;研究进展中图分类号:X 705 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2009)10-0005-041 前言废水厌氧生物处理法又称厌氧消化,是一种利用微生物自身的新陈代谢作用而实现有机废弃物处理的方法。
其机理是在厌氧细菌的作用下将废物中的有机物分解,最后产生甲烷和二氧化碳等气体。
厌氧消化过程可分四个阶段:(1)水解阶段:将不溶性大分子有机物分解为小分子水溶性的低脂肪酸;(2)酸化阶段:发酵细菌将水溶性低脂肪酸转化为H 2、CH 3COOH 、CH 3CH 2OH 等,酸化阶段料液pH 值迅速下降;(3)产氢产乙酸阶段:专性产氢产乙酸菌将还原性有机物氧化,生成H 2、H CO -3、CH 3COOH ;同型产乙酸细菌将H 2、H CO -3转化为CH 3COOH ,此阶段由于大量有机酸的分解导致pH 值上升;(4)甲烷化阶段:产甲烷菌将乙酸转化为CH 4和CO 2,利用H 2将CO 2还原成CH 4,或利用其它细菌产生的甲酸形成CH 4。
化学与生物工程2009,Vol.26N o.10Ch emistry &B ioengin eerin g5基金项目:山东省自然科学基金资助项目(Q 2006B02),兰州大学功能有机分子国家重点实验室开放基金资助项目(200708)收稿日期:2009-06-02作者简介:夏亚穆(1974-),男,甘肃天水人,副教授,主要从事生物活性物质的提取、分离、合成等研究与开发工作;通讯联系人:常亮。
E -mail:sheng clx @163.co m,x iay m@ 。
厌氧消化过程抑制因素的研究进展夏亚穆,常 亮,王 伟(青岛科技大学化工学院,山东青岛266042)摘 要:厌氧消化是一种高效的废物处理方法。
但厌氧消化过程中经常出现诸如甲烷产量低、工序不稳定等问题,使得这项技术不能被广泛应用。
废弃物中种类繁多的抑制物质是导致厌氧消化不稳定或失败的主要原因。
概述了厌氧消化过程中经常出现的抑制因素的抑制机制和控制因子。
关键词:厌氧消化;抑制机制;控制因子;研究进展中图分类号:X 705 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2009)10-0005-041 前言废水厌氧生物处理法又称厌氧消化,是一种利用微生物自身的新陈代谢作用而实现有机废弃物处理的方法。
其机理是在厌氧细菌的作用下将废物中的有机物分解,最后产生甲烷和二氧化碳等气体。
厌氧消化过程可分四个阶段:(1)水解阶段:将不溶性大分子有机物分解为小分子水溶性的低脂肪酸;(2)酸化阶段:发酵细菌将水溶性低脂肪酸转化为H 2、CH 3COOH 、CH 3CH 2OH 等,酸化阶段料液pH 值迅速下降;(3)产氢产乙酸阶段:专性产氢产乙酸菌将还原性有机物氧化,生成H 2、H CO -3、CH 3COOH ;同型产乙酸细菌将H 2、H CO -3转化为CH 3COOH ,此阶段由于大量有机酸的分解导致pH 值上升;(4)甲烷化阶段:产甲烷菌将乙酸转化为CH 4和CO 2,利用H 2将CO 2还原成CH 4,或利用其它细菌产生的甲酸形成CH 4。
厌氧消化为工农业生产过程中的废物处理提供了一种有效的方法,不仅具有能耗低、占地面积小、处理效率高等优点,更重要的是厌氧消化的产物为高热值的能源)))甲烷。
甲烷是一种清洁能源,其燃烧产物为CO 2和H 2O,无污染组分[1]。
虽然这些优点很突出,但厌氧菌繁殖较慢、对毒物敏感、对环境条件要求严格、操作稳定性低仍是其广泛应用的重要障碍。
废水和废渣中的抑制物质往往是导致厌氧反应不稳定和失败的主要原因。
影响厌氧消化作用的因素有很多,如:反应器类型、反应条件、微生物种群、拮抗/协同作用、驯化等,这些因素使抑制物质在不同条件下的抑制浓度范围具有很大差异。
作者在此综述了厌氧消化过程中多种物质的抑制作用,涉及到抑制作用机制、影响抑制作用的因素、废物处理过程中经常遇到的问题等。
2 抑制因素211 氨氨主要由蛋白质和尿素生物分解产生。
氨氮在水溶液中,主要是以铵离子(NH +4)和游离氨(NH 3,FA)形式存在。
其中FA 具有良好的膜渗透性[2],是抑制作用产生的主要原因。
在四种类型的厌氧菌群中,产甲烷菌(M PB)最易被氨抑制而停止生长[3]。
当NH 3-N 浓度在4051~5734mg #L -1范围时,颗粒污泥中产酸菌几乎不受影响,而M PB 的失活率达到了5615%[4]。
21111 影响氨抑制的因素影响氨抑制的因素主要有浓度、pH 值、温度。
普遍认为氨的浓度在200mg #L -1以下时有利于厌氧降解,因为氮也是厌氧微生物所需的重要营养物质[5]。
由于反应器运行状况和实验条件的差异,总氨氮(T AN)的半数抑制浓度(IC 50)限制尚无定论,一般在117~14g #L -1范围内。
pH 值升高会导致氨的抑制活性增强,这是因为pH 值越高,NH +4转化成FA 的比例就越大[6]。
控制pH 值在微生物生长的最适条件下,可以降低氨的抑制活性。
pH值从715降到710,可使厌氧降解牛粪的甲烷产量提高4倍[7]。
温度的升高既可以促进微生物的生长,又会使FA浓度升高。
所以,要权衡两方面,才能找到最适温度。
21112降低氨抑制的方法驯化、空气吹脱或化学沉淀都可以有效降低氨的抑制作用。
最简单的方法是将堆肥稀释成含015%~ 310%固体的状态,但这种方法会增加废料处理的体积,经济效益不显著[8]。
某些离子(如钠离子、钙离子、镁离子)也可以拮抗氨的抑制作用。
多种离子联合使用要比单独使用某种离子的效果好。
212硫化物硫酸盐是很多工业废料的常见成分。
在厌氧反应中,硫酸盐被硫酸盐还原菌(SRB)还原成硫化物。
这些硫化物主要含有S2-、H S-、H2S,其中H2S存在于液相和气相中且毒害作用最大,原因可能是H2S呈电中性,只有中性才能穿过带负电的菌体细胞膜,破坏其蛋白质[9]。
硫化物几乎对所有的厌氧细菌都有直接或可逆的毒害作用,但其抑制机理尚不清楚。
少量的硫酸盐(或硫化物)有益于厌氧消化过程,但当废水中硫酸盐含量过高时,会对厌氧生物处理产生严重的抑制作用,它至少包括下面两个方面:(1)由于SRB与MPB争夺H2和乙酸而导致的初级抑制;(2)由于高浓度可溶性硫化物直接破坏M PB的细胞功能,从而引起MPB数量减少而导致次级抑制[10]。
由于反应器运行状况和实验条件的差异,硫化物对MPB的毒害抑制浓度限制尚无定论,一般在100~ 1100mg#L-1范围内。
众多研究者认为:硫化物的极限浓度为200mg#L-1,H2S的极限浓度为50mg# L-1[11]。
降低硫化物抑制作用的方法主要有投加金属或金属盐、利用厌氧产酸阶段去除硫、利用两相厌氧的酸相去除H2S、通过驯化提高M PB适应高硫化物环境的能力等,都取得了较理想的效果。
213轻金属离子21311铝离子铝盐对铁和锰的竞争作用或对微生物细胞膜和细胞壁的粘附性,影响了微生物的生长[12]。
废水中的铝盐对厌氧污泥颗粒中微生物的产甲烷活性有相当大的影响,厌氧污泥接种量为1000m g#L-1时,投加100 mg#L-1的氯化铝,微生物的活性下降37%;连续投加铝盐,厌氧颗粒污泥可以驯化,铝盐对厌氧微生物属于代谢毒素;清除铝盐后,颗粒污泥残余活性受抑制不明显,微生物的活性可以恢复[13]。
21312钙离子Ca2+对某些产甲烷菌株的生长至关重要。
但是大量的Ca2+会形成钙盐沉淀物析出,可能导致以下后果:(1)在反应器和管道上结垢;(2)使生物质结垢,降低特定产甲烷菌群的活性;(3)造成营养成分的损失和厌氧系统缓冲能力的降低[14]。
21313镁离子Schmidt等[15]发现适量的M g2+能增强上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中高温(55e)厌氧污泥的沉降性能、减少被洗出反应器的污泥量,但是Mg2+对高温厌氧污泥产甲烷活性的促进作用不是很明显。
他们还发现Mg2+会影响高温厌氧污泥的微生物特征,即Mg2+会影响污泥中各种微生物的相对数量,改变其中的优势菌[16]。
肖本益等[17]发现M g2+对厌氧污泥的产气活性有影响,当Mg2+浓度约为3~10mm ol# L-1时,能够提高污泥的产气活性,而超出此范围时,对污泥产气活性可能有抑制作用。
M g2+提高厌氧污泥产气活性的机制可能是M g2+能够催化甲烷合成过程的一步或几步反应,另外,Mg2+可能会影响有机物与污泥的有效接触。
21314钾离子K+的毒性作用目前研究还不是很多。
低浓度的K+(<400mg#L-1)在中温和高温范围对厌氧消化有促进作用,而高浓度的K+在高温范围很容易表现出抑制作用。
这是因为高浓度的K+会被动进入细胞膜,中和细胞膜电位[18]。
21315钠离子当Na+浓度在100~200mg#L-1范围时,对中温厌氧菌的生长是有益的[19],因为Na+对三磷酸腺苷的形成或核苷酸的氧化有促进作用。
N a+浓度过高时,Na+很容易干扰微生物的代谢,影响它们的活性[20]。
由于实验条件的不同,N a+的IC50限制尚无定论,一般在516~53g#L-1范围内。
通过驯化可提高厌氧微生物对高浓度钠环境的适应能力。
214重金属重金属是导致厌氧降解失败的主要原因。
重金属不能被微生物所降解,会渐渐累积,导致毒性作用。
这种毒性作用主要是因为重金属取代了与蛋白质分子自然结合的金属,导致了酶的结构和功能的破坏。
然而,许多重金属又是催化厌氧反应的重要酶的组成成分。
重金属对厌氧微生物是促进还是抑制主要取决于重金属离子浓度、重金属化学形态、pH值、氧化还原电位等。
21411重金属的化学形态由于厌氧系统的复杂性,重金属可能参与许多物理化学过程,形成多种化学形态,如:(1)形成硫化物沉淀、碳酸盐沉淀、氢氧化物沉淀;(2)吸附到固态颗粒、生物质或惰性微粒上;(3)在溶液中,与降解产生的中间体或产物形成复合物。
21412重金属的毒性大小除了重金属化学形态的复杂性外,不同的底物、菌群、环境等也是影响重金属毒性的重要因素。
通过比较产甲烷菌的IC50,得到重金属的毒性大小顺序为Cu >Zn>Cr>Cd>N i>Pb[21]。
21413重金属的拮抗/协同作用工业废水或废渣中一般含有多种重金属,它们在厌氧消化过程中会产生拮抗/协同作用,作用程度取决于成分的种类和比例。
大多数重金属混合后,会产生协同作用,毒性增强,如Cr-Cd、Cr-Pb、Cr-Cd-Pb、Zn-Cu-Ni[21]。
Babich等[22]发现,N i在N-i Cu、N-i M o-Co、N-i H g组合中,起协同作用;而在N-i Cd、N-i Zn组合中,起拮抗作用。
21414降低重金属毒性的方法降低重金属毒性的主要方法是利用有机或无机配体使重金属沉淀、吸附或螯合。
使重金属沉淀主要采用硫化物,但过量的硫化物也会对产甲烷菌的乙酰胆碱酯酶产生抑制。
由于FeSO4溶解性好,Fe2+的毒性也相对较小,且过量的硫化物可以通过添加FeSO4生成FeS来处理,较为常用。
利用污泥、活性炭、高岭土、皂土、硅藻土及废弃物堆肥对重金属的吸附作用,也可以降低其毒性。
有机配体对重金属的螯合作用也对降低其毒性很有效。
微生物与重金属的接触也会激活多种细胞内解毒机制,如细胞表面的生物中和沉淀或螯合作用、生物甲基化作用、胞吐作用等。
215有机物大多数有机物都对厌氧过程有抑制作用。
有机化合物的水溶性很小,且易被污泥固体颗粒吸附而在厌氧消解器中积累至高浓度;这种非极性污物在细胞膜表面积累会造成细胞膜肿胀和渗漏,扰乱离子梯度,最终导致细胞溶解[23]。
影响有机化合物毒性的因素很多,如:浓度、接触时间、细胞的年龄、培养模式、驯化、温度等。
在有机化合物浓度较低时,生物降解可以降低一些有机毒物的抑制作用;而有机化合物浓度较高时,厌氧过程会受到明显抑制。
