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简述沼气发酵三阶段及相互关系。
一阶段是含碳有机聚合物的水解。
纤维素、半纤维素、果胶、淀粉、脂类、蛋白质等非水溶性含碳有机物，经细菌水解发酵生成水溶性糖、醇、酸等分子量较小的化合物，，以及氢气和二氧化碳；第二阶段是各种水溶性产物经微生物降解形成甲烷底物，主要是乙酸、氢气和二氧化碳；第三阶段是产甲烷菌转化甲烷底物生成CH4和CO2。
另外，在沼气发酵过程中还存在某些逆向反应，即由小分子合成大分子物质的微生物过程；从有机物质厌氧发酵到形成甲烷，是非常复杂的过程，不是一种细菌所能完成的，是由很多细菌参与联合作用的结果。
（1）联合作用从有机物到甲烷形成，是由很多细菌联合作用的结果。
甲烷细菌在合成的最后阶段起作用。
它利用伴生菌所提供的代谢产物H2、CO2等合成甲烷。
整个过程可分以下几个阶段：以上几个阶段不是截然分开的，没有明显的界限，也不是孤立进行的，而是密切联系在一起互相交叉进行的。
（2）种间H2的转移作用在沼气发酵过程中，产酸菌、伴生菌发酵有机物产H2，H2又被甲烷细菌用于还原CO2合成CH4。
伴生菌和甲烷细菌在发酵过程中形成了共生关系，S-菌系分解乙醇产H2，H2对它继续分解乙醇有阻抑作用，而MOH-菌系可利用H2，这样又为S-菌系清除了阻抑，两者在一起生活互惠互利，单独存在都生活不了。
（3）由乙酸产生甲烷乙酸是有机物在厌氧发酵过程中主要中间代谢产物，也是形成甲烷的重要中间产物。
McCarty实验证明，有机物发酵分解产生乙酸形成甲烷，约占甲烷总生成量的72%，由其他产物形成甲烷约占28%。
由乙酸形成甲烷过程也是很复杂的，用14C示踪原子试验表明，由乙酸形成甲烷有两种途径：①由乙酸的甲基形成甲烷。
②由乙酸转化为CO2和H2形成甲烷。
沼气发酵是一个极其复杂的生物化学过程，包括各种不同类型微生物所完成的各种代谢途径。
这些微生物及其所进行的代谢都不是在孤立的环境中单独进行，而是在一个混杂的环境中相互影响。
它们之间的互相作用包括有不产甲烷细菌和产甲烷细菌之间的作用；不产甲烷细菌之间的作用和甲烷细菌之间的作用。
厌氧生物处理的制约因素在厌氧处理过程中，废水中的有机物经大量微生物的共同作用，被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨等。
在此过程中，不同微生物的代谢过程相互影响，相互制约，形成了复杂的生态系统。
那么厌氧生物处理的制约因素是什么呢？生物处理是指什么呢？今天就带大家来了解一下这些固体废弃物安全小知识。
影响厌氧生物处理的主要因素有如下：pH、温度、生物固体停留时间、搅拌和混合、营养与C/N比、氧化还原电位、有机负荷、厌氧活性污泥、有毒物质等。
(1)温度。
存在两个不同的最佳温度范围(55℃左右，35℃左右)。
通常所称高温厌氧消化和低温厌氧消化即对应这两个最佳温度范围。
甲烷菌对温度的适应性很差，根据其生存的适宜温度范围，甲烷菌可分为两类，即中温甲烷菌（适宜温度33－35℃）和高温甲烷菌（适宜温度50－53℃）。
当温度超出适宜温度范围时，厌氧消化反应速率则急剧下降。
厌氧消化的允许温度波动范围为±1.5－2.0℃。
当波动范围为±3℃时，就会严重抑制消化速率。
当波动范围超过±5℃时，就会使有机酸大量积累而破坏厌氧消化过程的正常运行。
(2)pH值。
厌氧消化最佳pH值范围为6．8～7．2。
产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的pH值范围较广，在4.5-8.0之间。
产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜pH值为7.0-7.2，pH6.6-7.4较为适宜。
在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多的酸积累，常保持反应器内的pH值在6.5-7.5(最好在6.8-7.2)的范围内。
(3) 有机负荷。
(4)营养物质。
厌氧法中碳:氮:磷控制为200-300:5:1为宜。
在碳、氮、磷比例中，碳氮比例对厌氧消化的影响更为重要。
研究表明，合适的C/N为10-18:1。
(5)氧化还原电位。
氧化还原电位可以表示水中的含氧浓度，非甲烷厌氧微生物可以在氧化还原电位小于+100mV的环境下生存，而适合产甲烷菌活动的氧化还原电位要低于-150mV，在培养甲烷菌的初期，氧化还原电位要不高于-330mV。
两相厌氧消化法的原理及其特点是什么?传统的厌氧消化工艺中，产酸菌和产甲烷菌在单相反应器内完成厌氧消化的全过程，由于二菌种的特性有较大的差异，对环境条件的要求不同，无法使二者都处于最佳的生理状态。
影响了反应器的效率。
两相厌氧消化工艺的本质特征是实现了生物相的分离，即通过调控产酸相和产甲烷相反应器的运行控制参数，使产酸相和产甲烷相成为两个独立的处理单元。
各自形成产酸发酵微生物和产甲烷发酵微生物的最佳生态条件，实现完整的厌氧发酵过程，从而大幅度提高废水处理能力和反应器的运行稳定性。
两相厌氧消化的特点如下。
（1）两相厌氧消化工艺将产酸菌和产甲烷菌分别置于两个反应器内，并为它们提供了最佳的生长和代谢条件，使它们能够发挥各自最大的活性，较单相厌氧消化工艺的处理能力和效率大大提高。
两相厌氧消化工艺和单相厌氧消化工艺相比前者的产甲烷率为0.168m3CH4/（kgCOD·d），明显高于单相厌氧消化系统的产甲烷率0.055m³CH4(kgCOD·d)。
（2）反应器的分工明确，产酸反应器对污水进行预处理，不仅为产甲烷反应器提供了更适宜的基质，还能够解除或降低水中的有毒物质如硫酸根、重金属离子的毒性，改变难降解有机物的结构，减少对产甲烷菌的毒害作用和影响，增强了系统运行的稳定性。
（3）产酸相的有机负荷率高，缓冲能力较强，因而冲击负荷造成的酸积累不会对产酸相有明显的影响，也不会对后续的产甲烷相造成危害，提高了系统的抗冲击能力。
（4）产酸菌的世代时间远远短于产甲烷菌，产酸菌的产酸速度高于产甲烷菌降解酸的速率，产酸反应器的体积总是小于产甲烷反应器的体积。
（5）两相厌氧工艺适于处理高浓度有机污水、悬浮物浓度很高的污水、含有毒物质及难降解物质的工业废水和污泥。
1．厌氧生物处理的基本原理是什么？答：废水厌氧生物处理是指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。
2、厌氧发酵分为哪个阶段？为什么厌氧生物处理有中温消化和高温消化之分？污水的厌氧生物处理有什么优势，又有哪些不足之处？答：通常厌氧发酵分为三个阶段：第一阶段为水解发酵阶段：复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解为简单的有机物。
继而简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等。
第二阶段为产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌把第一阶段中产生的中间产物转化为乙酸和氢，并有二氧化碳生成。
第三阶段为产甲烷阶段：产甲烷菌把第一阶段和第二阶阶段产生的乙酸、氢气和二氧化碳等转化为甲烷。
厌氧生物处理可以在中温（35℃一38℃）进行（称中温消化），也可在高温（52℃一55℃）进行（称高温消化）。
因为在厌氧生物处理过程中需考虑到各项因素对产甲烷菌的影响，因为产甲烷菌在两个温度段（即35℃一38℃和52℃一55℃）时，活性最高，处理的效果最好。
厌氧生物处理优势在于：应用范围广，能耗低，负荷高，剩余污泥量少，其浓缩性、脱水性良好，处理及处置简单。
另外，氮、磷营养需要量较少，污泥可以长期贮存，厌氧反应器可间歇性或季节性运转。
其不足之处：厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；出水达不到要求，需进一步进行处理；处理系统操作控制因素较复杂；过程中产生的异味与气体对空气有一定影响。
3、影响厌氧生物处理的主要因素有哪些？提高厌氧处理的效能主要从哪些方面考虑？答：影响厌氧生物处理的主要因素有如下：pH、温度、生物固体停留时间、搅拌和混合、营养与C/N比、氧化还原电位、有机负荷、厌氧活性污泥、有毒物质等。
固体废物处理与处置考试资料及答案固体废物处理与处置考试资料及答案⼀、选择题1、根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中利⽤重⼒、介质动⼒和机械⼒的作⽤，使颗粒群产⽣松散分层和迁移分层分离，从⽽得到不同密度产品的分选过程，这种分选⽅法属于(C ) (A) ⼈⼯分选 (B) 筛分 (C) 重⼒分选 (D) 磁⼒分选 2、⽤于处理成分复杂，嵌布粒度细微且有价成分含量低的矿业固体废物、化⼯和冶⾦过程的废弃物的固体废物物化处理⽅法是( B )(A)浮选 (B)溶剂浸出 (C)稳定化处理 (D)固化处理 3、将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程是哪种处理技术( B )(A) 压实 (B) 稳定化 (C) 固化 (D) 分选 4、⽔分是维持微⽣物⽣长代谢活动的基本条件之⼀，⽔分适当与否直接影响堆肥发酵速率和腐蚀程度，堆肥最适宜的含⽔率是(A )(A)50,,60, (B)40,,50,(C)20,,30, (D)70,,80,5、厌氧发酵的主要产物是( A )(A)CH (B) NH (C) H (D)HS 43226、焚烧炉烟⽓的⽓态污染物种类很多，其中，HCl主要来源于(A )(A)废塑料 (B)废纸 (C)废橡胶 (D)厨余垃圾 7、焚烧温度对焚烧处理的减量化程度和⽆害化程度有决定性的影响。
⽬前对医疗垃圾、危险固体废物的焚烧温度要达到( D )(A)1200? (B)1100? (C)1250? (D)1150? 8、下列物质属于热解产物是(D )。
(A)可燃⽓ (B)油 (C)碳⿊ (D)以上三者都是 9、污泥热解随温度的提⾼，污泥转化为⽓态物质的⽐率在上升，⽽固态残渣则相应降低。
实验表明，在⽆氧状态下将污泥加热⾄多少度以上后，其中的可燃成分⼏乎可以完全分解⽓化。
( C )。
(A)700? (B)900? (C)800? (D)1000? 10、厌氧消化处理过程中，温度是影响产⽓量的重要因素，厌氧消化可以在较为⼴泛的温度范围内进⾏，温度范围为(D )(A)20?,60? (B)30?,60?(C)40?,55? (D)40?,65?11、利⽤固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进⾏分选的处理⽅法，这种分选⽅法属于( D )(A) ⼈⼯分选 (B) 筛分 (C) 重⼒分选 (D) 磁⼒分选 12、通过在固体废物与⽔调成的料浆中加⼊浮选药剂扩⼤不同组分可浮选的差异，再通⼊空⽓形成⽆数细⼩⽓泡，使⽬的颗粒粘附在⽓泡上，并随⽓泡上浮于料浆表⾯成为泡沫层后刮出，成为泡沫产品;不上浮的颗粒仍留在料浆内，这种分选⽅法属于( A )(A)浮选 (B)溶剂浸出 (C)稳定化处理 (D)固化处理 13、温度是堆肥得以顺利进⾏的重要因素，堆体最佳温度为( C )(A)40?,50? (B)50?,60?(C)55?,60? (D)45?,55?14、焚烧炉烟⽓的⽓态污染物种类很多，其中，⼆恶英类物质主要来源于(A )(A)废塑料 (B)废纸 (C)废橡胶 (D)厨余垃圾 15、进⾏⽣活垃圾焚烧处理时，通常要求垃圾停留时间能达到1.5,2h，烟⽓停留时间能达到( B )(A)1s以上 (B)2s以上 (C)3s以上 (D)4s以上 16、在产酸菌和产甲烷细菌共存的厌氧消化系统中，系统的pH应控制在6.5~7.5之间，最佳pH范围为(C )A)6.0,6.5 (B)5.5,6.0 ((C)7.0,7.2 (D)7.0,7.517、现代填埋场建设必须满⾜⼀定的服务年限，否则其单位库容的投资将⼤⼤增⾼，造成经济上的不合理。
单项选择题：1．活性污泥中，与污泥活性关系最密切的微生物类群是（）。
A．菌胶团细菌B．放线菌C．原生动物D．藻类2．好氧活性污泥在完全混合式的曝气池内总以（）存在。
A．沉淀状态B．漂浮状态C．悬浮状态D．固着状态3．构成活性污泥的主要微生物是（），在水处理中起主要作用。
A．藻类B．后生动物C．细菌D．放线菌4．1L活性污泥混合液中含有多少mg恒重、干的挥发性固体，即混合液挥发性悬浮固体，用（）表示。
A．MLSSB．MLVSSC．SVD．SVI5．当活性污泥的pH值降低到4．5以下时，（）将完全占优势。
A．菌胶团细菌B．真菌C．原生动物D．藻类6．有关原生动物在水处理中的作用，下列说法错误的是（）。
A．有净化废水中有机物的功能B．可以促进活性污泥的絮凝作用C．可以作为废水生物处理的指示生物D．当水处理效果好时，活性污泥中的原生动物以游泳型纤毛虫为主7．厌氧过程中，下列何种微生物将有机大分子转变为有机酸（）。
A．产氢产乙酸菌B．水解发酵细菌C．甲烷菌D．同型产乙酸菌8．下列关于甲烷菌的生理特征描述，错误的是（）。
A．厌氧菌B．对pH值反应敏感C．对温度反应不敏感D．分离培养比较困难9．同型产乙酸菌将H2和C02或CO2+3通过还原过程转化为乙酸的过程，在厌氧消化过程被称为（）。
A．水解发酵阶段B．产氢产乙酸阶段C．同型产乙酸阶段D．产甲烷阶段10．产氢产乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以外的（）产生的中间产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢，并有C02产生。
A．水解发酵阶段B．产氢产乙酸阶段C．同型产乙酸阶段D．产甲烷阶段11．下列不是原、后生动物在污水处理中所起的作用是（）。
A．呼吸释放氧气B．指示作用C．促进絮凝、沉淀D．捕食有机物和细菌12．在厌氧消化系统中，非产甲烷细菌和产甲烷细菌之间的关系为（）。
A．互生B．共生C．拮抗D．寄生13．通常，在活性污泥培养和驯化阶段中，原生动物种类的出现和数量的变化往往会按一定的顺序。
厨余垃圾厌氧消化处理难点及调控厨余垃圾厌氧消化处理难点及调控厨余垃圾产量⼤、有机物含量⾼、营养元素丰富，对其进⾏适当处理后资源化利⽤是厨余垃圾处理的发展⽅向。
厌氧消化可实现⽣物质能的⾼效利⽤，是厨余垃圾资源化、⽆害化处理的主要⽅法之⼀。
提升餐厨垃圾厌氧消化效率获得清洁能源及对消化产物的综合利⽤是⽬前研究的热点。
介绍了厨余垃圾的基本特性、厌氧消化的机理，总结厨余垃圾厌氧消化各阶段⾯临的问题，分析对应的国内外调控策略的优缺点及研究进展，并对今后厨余垃圾厌氧消化的调控新策略及产物再利⽤进⾏展望。
01厨余垃圾厌氧消化存在的问题1.厨余垃圾特性厨余垃圾的含⽔率较⾼，⼀般在80%左右，其余⼲物质以可降解有机物为主。
⼲物质中包括碳⽔化合物、蛋⽩质、脂肪、⽊质纤维素、油脂和少量的⾦属元素等。
其中，碳⽔化合物、蛋⽩质、脂肪的含量通常超过⼲物质的70%，具有较⾼的产甲烷潜⼒，使厨余垃圾的厌氧消化成为可能。
厨余垃圾的碳氮⽐(C/N)⼀般在10～30，符合厌氧消化C/N值在20～25的要求。
2.厌氧消化机理厌氧消化过程可分成⽔解、酸化、产⼄酸和产甲烷4个阶段。
⽔解阶段厨余垃圾中的碳⽔化合物、蛋⽩质和脂肪等悬浮颗粒有机质被微⽣物⽔解成如多糖、多肽和有机酸等可溶有机质；酸化阶段短链有机质被产酸菌降解成如葡萄糖、氨基酸、VFAs(挥发性脂肪酸)、NH3和H2S等；⼄酸化阶段葡萄糖和氨基酸被产⼄酸菌利⽤⽣成⼄酸、H2和CO2；甲烷化阶段产甲烷菌将⼄酸、H2转化成CH4和CO2。
3.厨余垃圾厌氧消化存在问题厨余垃圾的营养物质丰富，C/N符合厌氧消化的要求，但是总结近年国内外⽂献发现，厨余垃圾的厌氧消化仍然⾯临许多问题：1)厨余垃圾的颗粒较⼤，且其中复杂的有机质，如⽊质素和⾓蛋⽩在厌氧条件下⼏乎不可⽣物降解，⽽化合物如⽊质纤维素和细胞壁虽可⽣物降解，却很难被⽣物利⽤，这些因素都会减慢厨余垃圾的⽔解速度，延长厌氧消化的停滞时间。
2)与产酸菌相⽐，产甲烷菌的时代周期长，消耗有机酸的能⼒有限，且易受环境因素波动和重⾦属等有毒物质的影响，故当系统有机负荷较⾼时，VFAs的产⽣和消耗不平衡，易有系统酸化的情况出现。
厌氧发酵产酸微生物种群生态及互营关系研究一、本文概述《厌氧发酵产酸微生物种群生态及互营关系研究》是一篇深入探讨厌氧发酵过程中产酸微生物种群生态及其互营关系的研究文章。
厌氧发酵作为一种重要的生物转化过程，广泛存在于自然环境和工业应用中，如废水处理、生物质能源生产等。
在这个过程中，产酸微生物扮演着至关重要的角色，它们通过分解有机物质产生各种有机酸，进而参与到更为复杂的生物化学反应中。
本文首先介绍了厌氧发酵的基本概念、原理及其在环境保护和能源开发等领域的应用价值。
随后，文章详细阐述了产酸微生物在厌氧发酵过程中的生态学特征，包括它们的种群结构、生长特性、代谢途径等。
通过对产酸微生物种群生态的深入研究，有助于我们理解这些微生物在厌氧发酵中的功能和作用机制。
在此基础上，文章进一步探讨了产酸微生物之间的互营关系。
互营关系是指不同微生物之间通过物质和能量的交换而形成的一种共生关系。
在厌氧发酵过程中，产酸微生物与其他微生物之间存在着复杂的互营关系，这些关系对于整个发酵过程的稳定性和效率具有重要影响。
通过深入研究这些互营关系，我们可以为优化厌氧发酵工艺、提高发酵产物的质量和产量提供理论依据。
《厌氧发酵产酸微生物种群生态及互营关系研究》旨在全面解析厌氧发酵过程中产酸微生物的种群生态和互营关系，以期为提高厌氧发酵技术的应用水平和推动相关领域的发展提供有益参考。
二、厌氧发酵产酸微生物种群生态厌氧发酵产酸过程是一个复杂的微生物群落活动，涉及多种微生物的协同作用。
这些微生物种群生态的研究对于理解和优化厌氧发酵过程至关重要。
在厌氧环境中，微生物通过分解有机物质产生能量和生物质，其中一部分微生物专门负责产酸阶段的任务。
厌氧发酵产酸微生物种群主要包括乳酸菌、醋酸菌、丙酸菌和丁酸菌等。
这些微生物在厌氧条件下通过不同的代谢途径，将复杂的有机物质分解为简单的有机酸，如乳酸、醋酸、丙酸和丁酸等。
这些有机酸不仅可以用作生物能源和生物化工的原料，还参与后续的厌氧发酵过程。
产酸菌与产甲烷菌之间的相互关系
在沼气发酵系统里,无论是在自然界还是在沼气池里,产酸菌与产甲烷菌都各自按照自己的遗传特性进行着代谢活动,它们之间相互依赖又相互制约,构成一条食物链｡它们之间的相互关系主要表现在以下几个方面｡
(一)产酸菌为产甲烷菌提供食物
产酸菌把各种复杂有机物如碳水化合物､脂肪､蛋白质进行厌氧降解,生成游离氢､二氧化碳､氨､乙酸､甲酸､丙酸､丁酸､甲醇､乙醇等产物,其中丙酸､丁酸､乙醇等又可被产氢产乙酸细菌转化为氢､二氧化碳､乙酸等｡这样,产酸菌通过其生命活动为产甲烷细菌提供了合成细胞物质和产甲烷所需的食物｡产甲烷细菌充当厌氧环境有机物分解中微生物食物链的最后一组成员｡
(二)产酸菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧环境
沼气发酵过程中,由于进料使空气进入发酵池,原料､水本身也携带有溶解氧,这显然对于产甲烷细菌是有害的｡它的去除需要依赖产酸菌中那些需氧和兼性厌氧微生物的活动｡各种厌氧微生物对氧化还原电位的适应也不相同,通过它们有顺序的交替生长和代谢活动,逐步将氧消耗掉,使发酵液氧化还原电位不断下降,逐步为产甲烷菌生长和产甲烷创造适宜的厌氧环境,使环境的氧化还原电位降低到-330mV以下,这时产甲烷细菌才旺盛活动｡
(三)产酸菌为产甲烷菌清除有毒物质
在以工业废水或废弃物为发酵原料时,其中可能含有酚类､苯甲酸､氰化物､长链脂肪酸､重金属等对于产甲烷细菌有毒害作用的物质｡产酸菌中有许多种类能裂解苯环从中获得能源和碳源,有些能以氰化物作碳源,有些则能降解长链脂肪酸,生成乙酸和较短的脂肪酸｡这些作用不仅解除了对产甲烷菌的毒害,而且给产甲烷菌提供了养分｡此外,产酸菌产生的硫化氢,可以与重金属离子作用生成不溶性的金属硫化物沉淀,从而解除一些重金属的毒害作用｡
(四)产甲烷菌为产酸菌清除代谢废物解除反馈抑制
产酸菌发酵产物在环境中的积累可抑制同样产物的继续形成,这种作用叫做反馈抑制｡例如氢的积累可抑制氢的继续产生,酸的积累可抑制产酸菌继续产酸,并且积累浓度越高反馈抑制作用越强｡在沼气发酵过程中产酸菌最终形成的氢､乙酸､二氧化碳等,是产酸菌的代谢废物,这些物质在环境中的积累,就会产生反馈作用｡
在正常的沼气发酵过程中,产甲烷菌会及时将产酸菌所产生的氢､乙酸､二氧化碳等利用掉,使沼气发酵系统中不会有氢和酸的过多积累,就不会产生反馈抑制,产酸菌也就得以继续正常地生长和代谢｡
(五)产酸菌与产甲烷菌协调生长才能稳定发酵环境的pH值
在沼气发酵初期,产酸菌首先降解原料中的糖类､淀粉等物质,产生大量有机酸,产生的二氧化碳也部分溶于水,使发酵液pH值明显下降｡而此时,一方面产酸菌类群中的氨化细菌迅速进行氨化作用,产生的氨中和部分酸;另一方面,产甲烷细菌利用乙酸､甲酸､氢和二氧化碳形成甲烷,消耗酸和二氧化碳｡在一定条件下两个类群共同作用使pH值稳定在一个适宜范围,不使发酵液pH值出现对沼气发酵不利的程度｡。
