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《牛粪两相厌氧发酵产酸产气条件优化研究》篇一一、引言随着农业废弃物处理问题日益突出，牛粪作为一种常见的农业废弃物，其处理和资源化利用已成为研究热点。
两相厌氧发酵技术因其具有较高的有机物去除率和能源回收潜力，在牛粪处理中得到了广泛应用。
然而，如何优化产酸产气条件，提高发酵效率和能源产量，仍需深入研究。
本文旨在研究牛粪两相厌氧发酵的产酸产气条件优化，以期为牛粪资源化利用提供理论依据和技术支持。
二、文献综述两相厌氧发酵技术是指将产酸相和产甲烷相分开进行的一种厌氧发酵技术。
该技术能够提高有机物的去除率，减少有害物质的产生，同时提高能源回收效率。
目前，关于牛粪两相厌氧发酵的研究主要集中在发酵工艺、微生物菌群、发酵条件等方面。
其中，产酸产气条件的优化是提高牛粪两相厌氧发酵效率的关键因素之一。
三、研究内容1. 材料与方法（1）实验材料：选取新鲜牛粪作为实验材料，进行预处理后备用。
（2）实验方法：采用两相厌氧发酵技术，分别设置不同的产酸产气条件，如温度、pH值、有机负荷等，进行实验。
通过监测发酵过程中的产酸量和产气量，分析各条件对产酸产气的影响。
2. 实验设计与流程实验设计包括单因素实验和正交实验。
单因素实验主要研究单个因素对产酸产气的影响，如温度对产酸相的影响、pH值对产甲烷相的影响等。
正交实验则综合考虑多个因素之间的交互作用，通过设计不同的组合条件，寻找最优的产酸产气条件。
3. 结果与讨论（1）温度对产酸相的影响：实验结果表明，适宜的温度范围为35-40℃，在此范围内，产酸量随温度升高而增加。
当温度过高或过低时，产酸量均会降低。
（2）pH值对产甲烷相的影响：适宜的pH值范围为6.8-7.2，此时产气量较高。
当pH值过高或过低时，均会抑制产甲烷菌的生长和代谢，导致产气量降低。
（3）有机负荷对产酸产气的影响：随着有机负荷的增加，产酸量和产气量均有所提高。
然而，当有机负荷过高时，会对微生物活性产生负面影响，导致产酸产气效率降低。
污水处理中的厌氧处理工艺的优化随着城市化进程的加快和人口的增长，城市污水处理变得尤为重要。
其中，厌氧处理工艺在污水处理中发挥着重要的作用。
本文将重点探讨污水处理中的厌氧处理工艺的优化方法。
1. 厌氧处理工艺简介厌氧处理工艺是指在缺氧条件下进行的污水处理方法。
厌氧处理采用厌氧微生物来降解废水中有机物质，产生沼气等可再生能源。
厌氧处理的优点是能耗低、处理效果稳定等。
2. 厌氧处理工艺的问题虽然厌氧处理工艺有其独特的优势，但也存在一些问题。
首先，厌氧处理过程中产生的硫化氢和挥发性脂肪酸等物质会产生刺激性气味，对周围环境造成污染。
其次，厌氧反应器中的微生物群体易受到外界环境的干扰，导致稳定性不足。
此外，处理过程中的泥浆颗粒容易聚结并形成沉积物，影响系统的正常运行。
3. 优化厌氧处理工艺的方法为了改善厌氧处理工艺的问题，可以采取以下措施进行优化。
3.1 调整营养物质比例良好的营养物质比例是厌氧微生物正常生长和降解有机物的基础。
通过调整碳源、氮源和磷源等营养物质的投加比例，可以促进微生物群体的繁殖和有机物的降解。
3.2 控制温度和pH值良好的温度和pH值对于厌氧微生物的活性和稳定性至关重要。
通过控制反应器内的温度和pH值在适宜范围内，可以提高厌氧处理的效果和稳定性。
3.3 提高氧化还原电位在厌氧反应器中，提高氧化还原电位可以促进微生物群体将废水中的有机物降解为甲烷等可再生能源。
通过调整反应器中的电位，可以增加污水处理效率。
3.4 加强混合和通气厌氧反应器内的混合和通气对于微生物的生长和代谢产生重要影响。
合理设计和调节混合和通气设备，可以增加废水与微生物的接触面积，提高废水的处理效果。
4. 结论在污水处理中，厌氧处理工艺在降解有机物和生产可再生能源方面具有重要作用。
通过优化调整营养物质比例、控制温度和pH值、提高氧化还原电位以及加强混合和通气等方法，可以有效改善厌氧处理工艺存在的问题，提高处理效率和稳定性。
进一步研究和应用优化厌氧处理工艺的方法，将为城市污水处理提供更可持续、高效的解决方案。
pH调控方法对剩余污泥厌氧发酵的影响pH调控方法对剩余污泥厌氧发酵的影响引言：剩余污泥是污水处理过程中产生的一种废弃物，其中含有丰富的有机物质和微生物。
在厌氧条件下，剩余污泥可以通过厌氧发酵过程转化成有价值的产物，如沼气和有机肥料。
pH值是影响厌氧发酵过程中微生物活性和产物生成的重要因素之一。
因此，通过调控pH值可以有效地优化厌氧发酵过程，提高产物的产率和质量。
本文将探讨不同的pH调控方法对剩余污泥厌氧发酵的影响。
主体：1. pH调控方法pH调控方法可以分为两类：酸碱调节法和缓冲剂添加法。
酸碱调节法是通过添加酸碱物质来调节发酵体系的pH值。
常用的酸碱物质包括盐酸、磷酸和氢氧化钠等。
这些物质的添加可以直接改变发酵体系中的H+或OH-浓度，从而调节pH值。
缓冲剂添加法是通过添加缓冲剂来稳定发酵体系的pH值。
缓冲剂可以吸收或释放H+离子，以保持发酵体系中的pH值稳定。
常用的缓冲剂包括磷酸盐缓冲液、碳酸氢盐缓冲液等。
2. pH调控方法对厌氧发酵的影响2.1 pH调控对微生物活性的影响微生物在不同的酸碱环境下生长和代谢的能力是有所差异的。
一般来说，厌氧发酵过程中，适宜的pH范围能够促进有益微生物的生长和代谢，从而提高产物的生成率。
过高或过低的pH值则会不利于微生物的活性，降低发酵效率。
2.2 pH调控对产物生成的影响pH值的调控可以影响厌氧发酵体系中产物生成的类型和比例。
在较低的pH条件下，产物主要是有机酸和酒精等。
而在较高的pH条件下，产物主要是气体（如沼气和氢气）。
因此，通过调控pH值，可以实现对产物类型的选择和优化。
2.3 pH调控对微生物群落结构的影响pH值的改变会导致微生物群落结构的变化，进而影响发酵体系中微生物的相互作用和合作关系。
适宜的pH条件有利于有利微生物的生长和繁殖，从而维持良好的发酵效果。
结论：pH调控是影响剩余污泥厌氧发酵过程的关键因素之一。
通过选择合适的酸碱调节物质或缓冲剂，并加以适当的控制，可以调节发酵体系的pH值，从而优化发酵过程并提高产物的产率和质量。
发酵周期对初沉污泥厌氧发酵产酸影响及微生物机制研究黄潇;董文艺;赵福祥;冯洋洋;王宏杰【摘要】初沉污泥发酵产酸是作为污水处理厂脱氮除磷工艺补充碳源的有效手段之一.为探讨最佳的发酵周期,考察了不同发酵周期化学需氧量(COD)、蛋白质、碳水化合物和总挥发性脂肪酸(TVFAs)的影响,并利用高通量测序手段解析不同发酵周期初沉污泥发酵产酸的微生物机制.结果表明:最佳的发酵周期为8d;随着发酵周期的增加,COD和TVFAs均呈先增高后降低的趋势,第8天质量浓度分别为4088和3444 mg/L;此时蛋白质和碳水化合的质量浓度为516,116 mg/L(以COD计);最大的氮、磷释放出现在发酵周期10和6d.高通量测序结果表明:发酵周期的延长降低了微生物菌群的丰度和多样性,在发酵周期为8d时,发酵产酸相关菌群在该时期的丰度较高,进而促进底泥中有机物的水解和转化挥发性脂肪酸(VFA).当随着发酵周期的增加,VFA积累抑制了产酸菌,并促进了产甲烷优势菌群的增加.【期刊名称】《环境科技》【年(卷),期】2019(032)002【总页数】7页(P33-39)【关键词】发酵周期;初沉污泥;厌氧发酵;微生物机制【作者】黄潇;董文艺;赵福祥;冯洋洋;王宏杰【作者单位】哈尔滨工艺大学(深圳)土木与环境工程学院,广东深圳518055;哈尔滨工艺大学(深圳)土木与环境工程学院,广东深圳518055;深圳市水资源利用与环境污染控制重点实验室,广东深圳518055;哈尔滨工艺大学(深圳)土木与环境工程学院,广东深圳518055;哈尔滨工艺大学(深圳)土木与环境工程学院,广东深圳518055;哈尔滨工艺大学(深圳)土木与环境工程学院,广东深圳518055;深圳市水资源利用与环境污染控制重点实验室,广东深圳518055【正文语种】中文【中图分类】X50 引言氮、磷元素污染导致的水体富营养化给我国经济带来了严重的损失[1]。
在我国南方，进水碳源不足使得污水生物处理系统脱氮除磷效率降低，成为目前污水厂氮、磷达标排放的关键问题[2]。
厌氧生物处理机理研究厌氧反应四个阶段一、概述厌氧生物处理技术在水处理行业中一直都受到环保工作者们的青睐，由于其具有良好的去除效果，更高的反应速率和对毒性物质更好的适应，更重要的是由于其相对好氧生物处理废水来说不需要为氧的传递提供大量的能耗，使得厌氧生物处理在水处理行业中应用十分广泛。
但由于总体反应式基于莫诺方程的厌氧处理受到低浓度废水Ks的限制，所以厌氧在处理低浓度废水方面没有太大的空间，可最近的一些报道和试验表明，厌氧如果提供合适的外部条件，在处理低浓度废水方面仍然有非常高的处理效果。
我们可以根据厌氧反应的原理加以动力学方程推导出厌氧生物处理低浓度废水尤其在处理生活污水方面的合适条件。
二、厌氧反应四个阶段一般来说，废水中复杂有机物物料比较多，通过厌氧分解分四个阶段加以降解：（1）水解阶段：高分子有机物由于其大分子体积，不能直接通过厌氧菌的细胞壁，需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。
废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸。
分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。
（2）酸化阶段：上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外，这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸（VFA），同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。
（3）产乙酸阶段：在此阶段，上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。
（4）产甲烷阶段：在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
这一阶段也是整个厌氧过程最为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。
再上述四个阶段中，有人认为第二个阶段和第三个阶段可以分为一个阶段，在这两个阶段的反应是在同一类细菌体类完成的。
前三个阶段的反应速度很快，如果用莫诺方程来模拟前三个阶段的反应速率的话，Ks（半速率常数）可以在50mg/l以下，μ可以达到5KgCOD/KgMLSS.d。
污泥厌氧消化技术的研究与进展引言：污水处理过程中产生的污泥是一个重要的环境问题，传统的废污泥处理方法往往存在着耗能高、处理周期长以及产生副产物难处理等问题。
因此，开发高效、低成本的污泥处理技术对于环境保护和资源回收具有重要意义。
污泥厌氧消化技术是近年来备受关注的一种处理方法，其通过微生物的作用，将污泥内的有机物转化为沼气，并减少污泥体积，达到资源回收和减量化处理的目的。
一、污泥厌氧消化技术的原理污泥厌氧消化技术利用厌氧微生物群在缺氧条件下分解污泥中的有机物质，生成沼气。
过程中，厌氧消化池内的微生物群主要有酢酸菌、甲烷菌等。
酢酸菌在有机物分解过程中产生酸性物质，然后由甲烷菌进一步转化为甲烷，生成沼气。
这个过程既能有效降解有机物，又能产生可用能源。
二、污泥厌氧消化技术的优势1. 能源回收：污泥厌氧消化产生的沼气可以用作燃料，用于供应热能、热水和发电等，从而实现能源的回收利用。
2. 减量化处理：厌氧消化过程中，污泥会经历降解和分解，其体积大大减少，可以有效减少污泥处理的成本和难度。
3. 抑制气味和病菌：厌氧消化过程中，病菌和臭味产生较少，更加安全和环保。
4. 适用性广：污泥厌氧消化技术适用于各种类型的废污泥处理，不论是工业污泥还是城市污泥都可以进行处理。
三、污泥厌氧消化技术的研究进展1. 污泥预处理技术研究：预处理技术可以在一定程度上提高污泥内有机物的降解效率和沼气产量。
目前主要的污泥预处理技术包括热水溶解、热机械法和超声波法等。
2. 厌氧微生物群研究：研究厌氧微生物群的种类和数量对于提高污泥厌氧消化效率具有重要意义。
目前已经发现了一些高效的厌氧消化菌株，并通过菌群改良来提高沼气产量。
3. 工程应用研究：在实际工程应用中，污泥厌氧消化技术的控制参数、优化运行和稳定性问题都亟待解决。
随着技术的不断推进，一些创新的反应器设计和操作模式也逐渐应用于污泥厌氧消化领域。
结论：污泥厌氧消化技术作为一种高效、低成本的废污泥处理方法，具有很大的发展潜力。
1 城市污泥厌氧发酵产酸条件优化及其机理研究
主要研究内容：
确立了合适的底物污泥及最佳预处理技术，对厌氧发酵产酸的pH和
底物初始C/N控制策略开展了研究，通过结合末端限制性片断长度多
样性分子技术和荧光原位杂交技术对发酵产酸过程中的微生物种群
结构和促使乙酸累积的微生物学机理进行了解析，并在检测形成挥发
性脂肪酸的代谢途径中的关键酶的活性基础上，进一步探讨了促使不
同单酸累积的主要代谢途径。
主要结果：
（1）直接利用污泥厌氧发酵产酸，发酵结束时蛋白质、碳水化合物
和挥发性有机质三者的含量均超过67%。有机质转化率较低，导致挥
发性短链脂肪酸的产率难以提高。
（2）通过考察热-碱、超声波-碱、热-酸和超声波-酸预处理技术对
污泥融胞效果的影响，发现两种碱处理方法能够显著改善高固体浓度
的污泥有机质融出效率。污泥中有机质和蛋白类物质融出率分别达到
60.2%～61.6%和66.8%～67.5%。此外，在热-碱和超声波-碱预处理
后，液相中STOC和STN浓度相对于未处理样增加倍数分别为7.62和
4.97。两种碱处理技术不仅分解污泥最外层的絮状结构，而且能够破
坏微生物的细胞结构，促使污泥颗粒粒径急剧变小，粒径小于17μm
的污泥颗粒占总数50%以上。然而在超声波-酸和热-酸作用下，仅有
部分的污泥絮状结构分解，污泥的颗粒粒径变化并不明显。
（3）研究了污泥预处理后对厌氧发酵产酸效率的影响。热-碱和超声
波-碱预处理后的污泥厌氧发酵生成的总酸分别比未预处理污泥提高
59.1%和68.2%，均显著高于两种酸预处理技术。可溶性蛋白质为两
种碱处理污泥中VFAs产生的主要来源。此外，分析固相中有机质的
含量在发酵过程中的变化，发现超声波-碱和热-碱预处理阶段未融出
的有机质在随后的厌氧发酵过程并未进一步水解酸化。不同于两种
碱处理技术，热-酸和超声波-酸预处理后污泥的脂肪酸产率却低于未
处理污泥。综合考虑预处理成本和产酸效率，确定热-碱为最佳的预
处理技术。
（4）研究了pH对污泥预处理液中可溶性的蛋白质的沉降影响。结果
发现，当pH值从12.0调节到3.0时，可溶性蛋白质的浓度在碱性条
件下减小比较缓慢，在酸性条件下则转为迅速。此外，在pH值调节
过程中沉降下来的大部分蛋白质在厌氧发酵产酸过程中并未被转化
形成VFAs。
（5）当调控厌氧发酵过程pH在3.0～12.0时，促使液相VFAs分布
特征发生变化的原因是由于pH的调控改变了厌氧微生物的种群结
构。厌氧发酵过程pH条件不同，优势菌群也不相同。在pH值为12.0
时，优势菌为颗粒链菌属；pH为10.0时则演变为消化链球菌属
（Peptostreptococcus）；当发酵过程pH降为7.0和5.0时，梭菌属
（Clostridium）却成为优势产酸菌；而pH值为3.0时优势菌则为芽
孢杆菌属（Bacillus）。
（6）控制厌氧发酵产酸过程pH为10.0时，通过FISH技术检测发现
产氢产乙酸菌的数量及其微少，相对丰度仅为总细菌的0.01%。乙酸
的累积主要是消化链球菌属通过氨基酸之间的Stickland反应形成
的。pH为10.0的条件不仅能够抑制产甲烷菌的活性，而且能够抑制
硫酸盐还原菌的生长。同其它pH值条件下厌氧发酵产酸相比，控制
厌氧发酵过程在pH值为10.0，可以显著改善污泥预处理的产酸效率，
并维持稳定的酸产量。
（7）调控发酵底物的初始C/N可实现不同发酵产酸类型。初始C/N
在12～44时，形成的是乙酸型发酵类型；当初始C/N在56～69范围
内时，可实现丙酸型发酵类型；而当C/N处于156～256时，则形成
丁酸型发酵。不同发酵产酸类型的形成是由优势产酸菌群的改变导致
的。C/N值在12~69范围内，H2和CO2的增长都较为缓慢，但当C/N
值提高到156～256时，二者的产率迅速提高。初始C/N值影响VFAs
累积的主要代谢途径。在低C/N值条件下，乙酸的累积主要是通过氨
基酸之间的Stickland反应形成，而随着C/N值的增大，导致丙酸和
丁酸累积的主要代谢途径转变为糖酵解的丙酮酸途径。
主要词句：
Kim等[58]比较了几种不同的碱及碱量对污泥预处理的效率，认为
NaOH在提高液相中可溶性化学需氧量（SCOD）方面效果最佳。
