厌氧生物处理的基本生物过程.docx
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本文格式为Word版，下载可任意编辑厌氧生物处理的基本生物过程 厌氧生物处理的根本生物过程 1、两阶段理论： 不溶性有机物 水解胞外酶 可溶性有机物 胞内酶产酸菌 酸性发酵阶段 细菌细 胞 脂肪酸、醇类、 H2、CO2 其它产物 内源呼 吸产物 细菌细胞 胞内酶产甲烷菌 CO2、CH4 碱性发酵阶段 图1厌氧回响的两阶段理论图示 20世纪30~60年头，被普遍采纳的是“两阶段理论” 第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功能是水解和酸化，主要产物是脂肪酸、醇类、CO2和H2等；主要参与回响的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；这些微生物的特点是：1）生长速率快，2）对环境条件的适应性（温度、pH等）强 其次阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4 和CO2；主要参与回响的微生物被统称为产甲烷菌（Methane producing bacteria）；产甲烷细菌的主要特点是：1）生长速率慢，世代时间长；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）分外敏感，要求苛刻 2、三阶段理论 对厌氧微生物学的深入研究后，察觉将厌氧消化过程简朴地划分为上述两个过程，不能真实反映厌氧回响过程的本质； 厌氧微生物学的研究说明，产甲烷菌是一类特别更加的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报布局外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简朴有机物作为基质，其中主要是一些简朴的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类； 1 上世纪70年头，Bryant察觉原来认为是一种被称为“奥氏产甲烷菌”的细菌，实际上是由两种细菌共同组成的，一种细菌首先把乙醇氧化为乙酸和H2（一种产氢产乙酸细菌），另一种细菌那么利用H2和CO2产生CH4（一种真正意义上的产甲烷细菌——嗜氢产甲烷细菌）；因而，Bryant提出了厌氧消化过程的“三阶段理论”： 有机I 发酵性细脂肪酸、醇类 II 乙酸 产氢产乙酸H2+CO2 同型产乙酸菌 IV III 产甲烷菌 CH4 说明：1）I、II、III为三阶段理论，I、II、III、 IV为四类群理论； 2）所产生的细胞物质未表示在图中 图2厌氧回响的三阶段理论和四类群理论 水解、发酵阶段： 产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2/CO2； 产甲烷阶段：产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2产生CH4； 一般认为，在厌氧生物处理过程中约有70%的CH4产自乙酸的分解，其余的那么产自H2和CO2。
3、四阶段理论（四菌群学说）： 几乎与Bryant提出“三阶段理论”的同时，又有人提出了厌氧消化过程的“四菌群学说”： 实际上，是在上述三阶段理论的根基上，增加了一类细菌——同型产乙酸菌，其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2合成为乙酸但研究说明，实际上这一片面由H2/CO2合成而来的乙酸的量较少，只占厌氧体系中总乙酸量的5%左右 总体来说，“三阶段理论”、“四阶段理论”是目前公认的对厌氧生物处理过程较全面和较切实的描述 4、多阶段理论 但是，当利用厌氧生物处理工艺处理含有繁杂有机物的时候，在厌氧回响器中发生的回响会远比上述“三阶段理论”、“四阶段理论”中所描述的回响过程繁杂，可以参见“厌氧繁杂体系示意图” IWA-ADM1号模型：将厌氧消化过程分为五类19个子过程： ? 初步分解： 1) 繁杂颗粒化合物被初步分解为颗粒状碳水化合物、蛋白质、脂类； ? 水解： 2) 碳水化合物被水解为单糖； 3) 蛋白质被水解为氨基酸； 4) 脂类被水解为长链脂肪酸和单糖； 2 ? 产酸产氢作用： 5) 单糖被降解为戊酸、丁酸、丙酸、乙酸和氢； 6) 氨基酸被降解为戊酸、丁酸、丙酸、乙酸和氢； 7) 长链脂肪酸(LCFA)被转化为乙酸和氢； 8) 戊酸被降解为丙酸、乙酸和氢； 9) 丁酸被降解为乙酸和氢； 10) 丙酸被降解为乙酸和氢； ? 产甲烷作用 11) 乙酸被乙酸养分型的产甲烷菌消耗； 12) 氢被氢养分型产甲烷菌消耗； ? 细菌的衰亡 13) 单糖降解微生物的衰亡； 14) 氨基酸降解微生物的衰亡； 15) 长链脂肪酸降解微生物的衰亡； 16) 戊酸和丁酸降解微生物的衰亡； 17) 丙酸盐降解微生物的衰亡； 18) 乙酸养分型产甲烷菌的衰亡； 19) 氢养分型产甲烷菌的衰亡。
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