堿度對甲烷發(fā)酵系統(tǒng)主要功能菌群代謝的影響與機制.pdf

1、沼氣發(fā)酵或厭氧消化可在處理廢棄生物質(zhì)和有機廢水的同時，回收沼氣、有機肥等能源和資源，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。甲烷發(fā)酵是由多種在生理生態(tài)特性上存在顯著差異的微生物類群共同參與下完成的，并受發(fā)酵系統(tǒng)控制條件的顯著影響。堿度作為影響甲烷發(fā)酵過程的一個重要生態(tài)因子，可以平衡產(chǎn)酸發(fā)酵菌群和產(chǎn)甲烷菌群在酸堿環(huán)境需求上的差異，對維持系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行具有重要意義。然而，在厭氧生物處理過程中，堿度對各類微生物類群代謝機制的研究還不夠深入。本文以葡萄糖及

2、其發(fā)酵中間產(chǎn)物丁酸、丙酸、乙酸和H2/CO2為底物，研究了堿度對產(chǎn)酸發(fā)酵、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸、同型產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等主要功能菌群代謝特征的影響，探索了以堿度強化主要菌群功能作用的調(diào)控方法，以期為厭氧生物處理系統(tǒng)或甲烷發(fā)酵系統(tǒng)效能的提高和調(diào)控提供參考。
　　研究表明，盡管葡萄糖產(chǎn)酸發(fā)酵的優(yōu)勢微生物（Clostridium quinii等）沒有明顯變化，但堿度的變化可以導(dǎo)致產(chǎn)酸發(fā)酵類型的改變。在堿度為598.45~2111.41mg/L時，其發(fā)

3、酵類型為丁酸型發(fā)酵；當(dāng)堿度為4073.37~7026.35mg/L時，其發(fā)酵類型則表現(xiàn)為丙酸型發(fā)酵。堿度為3621.39~4860.95mg/L時，能夠顯著提高丙酸厭氧氧化速率和產(chǎn)甲烷速率，主要功能菌群為Syntrophobacter sulfatireducens等。丁酸甲烷發(fā)酵的適宜堿度為7030.15~9143.29mg/L，優(yōu)勢細菌為Clostridiumamygdalinum等，但在此條件下的乙酸轉(zhuǎn)化會受到抑制，累計產(chǎn)甲烷量降

4、低。乙酸的降解速率及其產(chǎn)甲烷量速率隨堿度的升高而降低，Methanosarcinamazei是主要的乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷，Methanobacterium formicicum是主要的氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌。較低的氣相H2含量和較高的系統(tǒng)堿度，有利于H2/CO2的甲烷轉(zhuǎn)化，當(dāng)H2含量較高時，則需要適當(dāng)降低系統(tǒng)堿度以提高H2/CO2的甲烷轉(zhuǎn)化率。對于H2/CO2的甲烷轉(zhuǎn)化，主要功能細菌包括Clostridium propionicum和Clostr