厌氧消化出水中氨氮浓度对乙醇发酵的影响研究
燃料乙醇厌氧出水和好氧出水回用酒精发酵
第49卷第10期 当 代 化 工 Vol.49，No.10 2020年10月 Contemporary Chemical Industry October，2020燃料乙醇厌氧出水和好氧出水回用酒精发酵张琳，卢宗梅，陈影，王梅，徐晓然，郭世堂，刘利利，邴狄祥，周勇（中粮生物科技股份有限公司，蚌埠 233010）摘 要：随着工业社会的发展，化石燃料等不可再生能源不断消耗，各行业的能源供给面临挑战，以生物燃料乙醇为代表的生物质能源蓬勃发展[1]。
生物质乙醇生产过程中废液量大、环保处理负荷高，一直是行业难题[2]。
同时我国是一个水资源紧缺的国家，节约用水是个永恒的话题。
如果实现废水回用，不仅可以降低废水的处理成本，而且可以节约水资源。
本研究将燃料乙醇厌氧出水、好氧出水与源水的各项指标（pH、固体悬浮物、还原糖、氨氮、总氮、无机磷、总磷、有机酸和金属离子的浓度）进行了对比分析，考察厌氧出水和好氧出水回收用于酒精发酵的可行性。
试验结果表明：厌氧出水和好氧出水不会影响酵母酒精发酵，将其回收用于酒精发酵是可行的。
这样即可以降低废水排放的压力，降低废水处理成本，又能开辟新水源，提高经济效益。
关 键 词：厌氧出水；好氧出水；回收利用；酒精发酵中图分类号：TQ 085 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2020）10-2277-05Reuse of Anaerobic Effluent and Aerobic Effluent for AlcoholFermentation in Fuel Ethanol Production ProcessZHANG Lin, LU Zong-mei ,CHENG Ying, WANG Mei, XU Xiao-ran,GUO Shi-tang, LIU Li-li, BING Di-xiang , ZHOU Yong（COFCO Biotechnology Co., Ltd., Bengbu 233010, China）Abstract: In recent years, the world's biofuel ethanol industry has boomed and grown rapidly, and biofuel ethanol hasbecome the world's most successful alternative to biomass energy [1]. The large quantity of distilled waste liquid and thehigh pollution load in ethanol production have been the problem that is difficultly solved [2]. At the same time, China isa country with water shortage; water conservation is an eternal topic. If the wastewater reuse is realized, it can not onlyreduce the cost of wastewater treatment, but also save water resources. In this paper, the indicators of fuel ethanolanaerobic effluent, aerobic effluent and raw water were compared, such as pH, solid suspension, reducing sugar,ammonia nitrogen, total nitrogen, inorganic phosphorus, total phosphorus, organic acids and metal ions. The feasibilityof reusing anaerobic effluent and aerobic effluent for alcohol fermentation was investigated. The experimental resultsshowed that anaerobic effluent and aerobic effluent did not affect yeast alcohol fermentation, and it was feasible torecycle it for alcohol fermentation, which could reduce the wastewater discharge, reduce the cost of wastewatertreatment, and improve economic efficiency.Key words: Anaerobic effluent; Aerobic effluent; Recycling; Alcoholic fermentation随着工业社会的发展，化石燃料等不可再生能源不断消耗，各行业的能源供给面临挑战，环境污染问题日益凸显[3]。
氨氮浓度对酒精发酵用葡萄酒酵母菌动力学含糖量高
氨氮浓度对酒精发酵用葡萄酒酵母菌动力学含糖量高氨氮浓度对酒精发酵葡萄酒酵母动态糖含量的影响高帕特里夏塔兰德？？·费利佩·拉蒙·波图瓜尔·安德烈夫斯特尔1、皮埃尔·斯特雷哈亚诺·拉博托埃尔·德·格涅化学公司、ENSIACET InP公司、5街波琳·塔拉博特公司、4图卢兹1301 31106塞德克斯英国石油公司、法国于8月1日收到、XXXX 4月5日收到、XXXX以修订后的格式；接受256年4月256日+5年4月256日+| 4月25日XXXX在线提供的摘要酿酒酵母酒精发酵菌株在高糖含量合成培养基中的动力学已经初步建立了不同含氮量并应用于4个菌株除氮源主要由氨组成外，培养基的组成接近葡萄汁，可吸收的氮含量范围为1XXXX。
爱思唯尔保留所有权利。
关键词:葡萄酒酵母；铵，发酵，酿造，可吸收氮1。
介绍在葡萄酒酿造中，优质酒精发酵葡萄汁的氮充足问题尚未完全解决。
如果酵母因缺氮而出现，它会导致堵塞或缓慢发酵(Salmon，1989；XXXX的野牛和布特克；贝雷等人，XXXX)这些酶是糖渗透酶(鲑鱼等)，1993年)对其他作者来说，用铵盐增加葡萄的含氮量，有必要吸引大量的酵母氨基酸消耗来消除它，并可能降低发酵效率(Beltran等。
(XXXX)氧的存在(瓦莱罗，等等。
，XXXX磷酸铵或硫酸铵)2。
材料和方法2.1酵母菌株11种商品酿酒酵母由莫拉-阿比埃特(法国波尔多)和拉尔蒙公司(加拿大蒙特勒)提供，而锚酵母(南非开普敦)用于本研究结果表明，这些菌株分为四类:甲、乙、丙、丁，由氨和α-氨基氮组成(蛋白胨10g/L，葡萄糖5g/L，酵母膏10g/L，琼脂XXXX)根据葡萄品种和成熟度、气候、施肥和葡萄园，葡萄汁主要在50毫克到500毫克之间？/升(别雷等。
，XXXX年)，平均1XXXX年；Bielei等人，XXXX；Torija等人，XXXX)发酵结束时，燕子的数量略有增加。
厌氧氨氧化工艺处理低氨氮污水的影响因素研究
厌氧氨氧化工艺处理低氨氮污水的影响因素研究【摘要】随着我国社会水平的提升，经济步伐的推进，人们对于环境的要求也得到了较大程度的提升。
其中，来自工业以及生活的污水是对我国环境产生影响较大的一项威胁，需要我们能够对其引起充分的重视。
在本文中，将就厌氧氨氧化工艺处理低氨氮污水的影响因素进行一定的分析与研究。
【关键词】厌氧氨氧化工艺；低氨氮污水；影响因素1、引言处理污水是我国目前环境保护以及城市建设的一项重要工作。
目前，我国城市污水处理厂存在着碳源不足、有机物偏低等情况，使得获取的脱氮效率不能够得到保证。
而根据此种情况，人们逐渐开发了许多更为高效、新型的脱氮工艺。
其中，厌氧氨氧化是其中最为经济、最为有效的一种脱氮途径，在我国目前得到了较大范围的应用。
而为了能够使这种方式能够获得更好的污水处理效果，就需要我们对其处理效果的影响因素进行更为深入的研究。
2、影响因素的研究在本试验中，我们使用的是下向流生物膜滤池，其高度为2m，内径为7cm，并使用高度为1.6m的页岩颗粒作为其填料。
之后，我们将该城市中某污水处理厂的二沉池出水作为我们的试验原水，在此基础上以不同的方式对其进行试验。
2.1底物影响在厌氧氨氧化反应中，其是以亚硝酸盐氮以及氨氮作为反应基质。
根据以往经验我们可以了解到，当这两种材料自身浓度达到一定程度时，其就会对厌氧氨氧化的过程产生一个抑制的作用。
当然，这个研究结果是仅对于高氨氮污水处理的，在此基础上，为了能够对同等情况下低氨氮污水的处理效果进行试验，我们在保证进水氨氮不变的情况下陆续向水中投入一定量的亚硝酸盐，并观察投入之后的结果。
经过一定的观察，我们可以发现当进水NO2--N浓度升高时，其对于污水中氨氮元素的去除速率也随之增大，而当NO2--N值处于118mg/L时，其对于水中氨氮的去除效率则会达到最高，并且会在继续加入NO2--N后出现了去除速率下降的情况。
由此可知，当污水中NO2--N浓度较低时，我们通过NO2--N浓度增加的方式能够有效的促进我们的厌氧氨氧化过程，而当NO2--N浓度过高时，则会对厌氧氨氧化过程产生一定的抑制作用。
不同浓度的餐厨垃圾厌氧消化产沼气试验研究
2018年4月2018年第4期0引言餐厨垃圾是食堂、饭馆、酒店等餐饮业排放的垃圾，也是城市的一种主要固体废弃物，由于中国居民生活习惯的原因，餐厨垃圾的产生量较大，餐厨垃圾含水率及油脂含量高，易腐烂发臭，若不及时有效处理会给环境造成很大危害[1]。
餐厨垃圾常规的去向是用于喂养“泔水猪”和制作地沟油。
“泔水猪”的存在不仅易引起动物传染病的传播，而且会通过饮食链造成人畜共患病的发生。
长期食用地沟油可能会引发癌症，对人体的危害极大。
因此，只有对餐厨垃圾进行无害化处理，能源化利用，才能从源头上杜绝餐厨垃圾产生危害。
餐厨垃圾厌氧发酵制沼气工艺简单，但这是一个非常复杂的生物化学过程[2]。
厌氧发酵的影响因素较多，如温度、浓度、酸碱度和C/N 比（碳氮比值）等。
国内的研究报道多是温度、酸碱度及C/N 比反应参数的控制对产气的影响，而浓度对发酵的影响研究较少。
本研究通过控制不同的发酵浓度，研究对餐厨垃圾厌氧发酵产沼气的影响。
旨在探讨发酵液的浓度大小对餐厨垃圾厌氧消化过程及产沼气效果的影响规律，为餐厨垃圾的能源化利用提供理论指导。
1试验材料与方法1.1材料及预处理餐厨垃圾：2017年6月取自新疆农业职业技术学院学生食堂，其成分主要为米饭、馒头、面条、蔬菜、菜汤、肉类、骨头等。
收集后，人工去除纸张、骨头等杂物，用粉碎机打碎至直径2mm 以内，调制成桨状备用。
其主要成分及性质见表1。
活性污泥：取自昌吉市第二污水处理厂的二沉池污泥，经常温厌氧驯化20d 。
其主要性质见表1。
表1餐厨垃圾及活性污泥的成分及性质1.2试验设计处理本试验设置3个不同的发酵浓度，即3个处理：a)处理A 。
总固体浓度（TS%）为6%，称取预处理过的餐厨垃圾1.58kg （湿重）装入发酵瓶中，再称取活性污泥1kg （湿重）装入5L 的发酵瓶中，加水约3500mL ；b)处理B 。
总固体浓度（TS%）为8%，称取预处理过的餐厨垃圾2.15kg （湿重）装入发酵瓶中，再称收稿日期：2018-01-04基金项目：新疆自治区自然科学基金计划基金项目（2017D01A50）第一作者简介：刘德江，1966年生，男，河南永城人，1987年毕业于西北农业大学资源环境专业，教授。
酒糟液厌氧发酵的影响因素研究
酒糟液厌氧发酵的影响因素研究罗亚敏;王俊;唐启;杜艳红;崔俊峰【摘要】研究了温度、厌氧污泥接种量对酒糟液厌氧发酵过程中COD、pH值、产气率的影响.结果表明,各实验条件下,酒糟液的pH均呈现向中性的趋势变化;同一温度下,厌氧污泥接种量越高,酒糟液越容易发酵,且发酵越完全;温度对产气率的影响较大,当温度40℃时,产气率较高,且不同接种量条件下的产气率相差较大.在本实验条件下,温度为40℃、V(厌氧污泥)∶V(酒糟液)=4∶6时是酒糟液厌氧发酵的最适宜条件.%This paper studies the temperatures and anaerobic sludge on the liquor distiller's grains anaerobic fermentation process of COD,pH value change and gas yield.Results show that under the experimental conditions,the pH value shows a gradual return to neutral trend.At the same temperature,the higher inoculation amount,the distiller's grain is more easy to ferment,and more complete.The temperature has a great influence on the gas production rate.Temperature of 40 ℃ when the gas production rate is higher than the temperature of others and not under the same conditions of inoculation quantity gas production rate varies greatly.Under the experimental conditions,we find when the temperature is 40 ℃,inoculation VAnaerobic sludge ∶ Vwine Lees Liquid =4 ∶ 6 is the most suitable conditions for the anaerobic fermentation of distiller's grain.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2017(035)008【总页数】8页(P1266-1273)【关键词】酒糟液;厌氧发酵;温度;接种量;沼气产量【作者】罗亚敏;王俊;唐启;杜艳红;崔俊峰【作者单位】舞钢市环境保护局,河南舞钢462500;河南省科学院化学研究所有限公司,郑州450002;河南省有色金属地质矿产局第四地质大队,郑州450000;河南省科学院化学研究所有限公司,郑州450002;河南省科学院化学研究所有限公司,郑州450002【正文语种】中文【中图分类】X703.1随着白酒市场的不断扩大和车用燃料乙醇的大范围使用，作为乙醇和白酒生产的副产物——酒糟的产量也随之增大.近年来，每年发酵丢糟达1500～2100万t.如不及时加以利用或处理，会造成资源浪费并严重污染环境，发酵业对环境的污染程度仅次于造纸行业［1］.酒糟中含有丰富的蛋白质、18种氨基酸、磷、钾等无机元素及戊糖、总糖和脂肪等有机成分［2］.目前，酒糟主要用于家畜饲料、发酵蛋白饲料、培养食用菌、改良土壤等.酒糟中水分的质量分数高达60%～70%，粗蛋白12%～15%，粗纤维20%左右［3］，非常适宜作为厌氧消化的原料.高军林［4］等利用酒糟液作为污泥厌氧消化的添加剂，很大程度上提高了剩余污泥的产气率.本文以酒糟液为发酵基质，分别研究了厌氧污泥接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=2∶8、3∶7、4∶6、5∶5，温度为30、35、40、45℃的条件下厌氧发酵过程中COD和pH的变化、产气总量及产气率，分析温度、厌氧污泥接种量对酒糟液厌氧发酵的影响，得出其最适宜的发酵条件，为酒糟的综合利用探索一种新的方法.酒糟液作为基质，取自泸州市某酒厂；厌氧污泥取自河南某造纸厂IC罐中活性较好的厌氧颗粒污泥.实验装置如图1所示.1.2.1 温度对酒糟液厌氧发酵的影响设置30、35、40、45℃四个不同的温度梯度.用500 mL发酵瓶做发酵器，每瓶加入400 mL在40℃条件下搅拌3 d的酒糟液，然后加入100 g颗粒污泥，将装置连接好，放入恒温水浴摇床中开始发酵产气试验［5-6］，每个实验重复3次.当发酵瓶内连续3 d不再产气时，视为发酵周期结束.发酵过程中采用排水集气法测产气量，并分析沼气中甲烷的含量；每天取发酵瓶中的发酵液，观测发酵液中pH、COD的变化.1.2.2 接种量对厌氧发酵的影响设置V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=2∶8、3∶7、4∶6、5∶5四个不同的接种量.用500 mL发酵瓶做发酵器，每瓶加入400 mL在40℃条件下搅拌3 d的酒糟液，然后加入不同接种量的颗粒污泥，放入40℃的恒温水浴摇床中进行发酵，每个实验重复3次.当发酵瓶内连续3 d不再产气时，视为发酵周期结束.发酵过程中采用排水集气法测产气量，并分析沼气中甲烷含量；每天取发酵瓶中发酵液，观测发酵液中pH、COD的变化.2.1.1 温度对酒糟液厌氧发酵产气量的影响将恒温水浴摇床分别控制在30、35、40、45℃四个温度条件下进行试验，采用排水法每天固定时间测产气量，每组重复3次，取平均值，试验结果如图2.从图2可以看出，温度为30℃时，整体产气量都维持在较低水平.由于温度较低，接种物中的微生物起初利用酒糟液中酒糟淘洗阶段累积的有机酸进行产甲烷，第1天出现产气第一个小高峰.之后，菌体先利用酒糟液中的有机物进行自身的生长、增殖，有机物被降解为小分子物质，这一过程需要一段时间；第二个产气高峰出现在第11天，此时产气量达最高峰值，但也仅为77 mL.在此过程中，由于前期原料中的有机质消耗较多，到后期随着有机质的减少，增殖后的菌体也很难再用有机质大量产气［11-12］.35℃时，产气第一个高峰出现在第1天，这也是因为产甲烷菌利用酒糟液中酒糟淘洗阶段累积的有机酸迅速产气，之后略微下降后再逐渐升高；第6天时出现第二个产气高峰，产气量为105 mL，之后缓慢下降；从第15天起基本上没有产气量.40℃时，产气量在前9 d都维持在一个较高水平，第一个峰值出现在第1天，产气量为125 mL；之后在第5天和第7天又出现两个产气高峰，产气量分别为145 mL和132 mL；然后产气量下降，从第13天起几乎不产气，前8 d的产气量占总产气量的88%.45℃时，发酵的启动非常快，第1天产气量为154 mL，第2天达到产气的最大值238 mL，但之后产气量迅速下降，至第8天几乎不产气，发酵周期结束.从表2可见，在30、35、40、45℃的不同温度条件下，酒糟液的总产气量分别为576、690、1045、694 mL. 35℃和45℃条件下总产气量差别不大，但是产气过程有明显差异，在产气量接近的情况下，35℃的产气量更加稳定.30℃条件下的总产气量最少.40℃条件下总产气量明显高于其他3个温度水平，是较为理想的消化温度.从产气率（单位质量干物质的产气量）来看，40℃的产气率为69.1 mL/g，30℃产气率为38.1 mL/g，35℃和45℃的产气率都为45 mL/g左右.结合总产气量和产气率，结果表明，40℃较利于酒糟液厌氧发酵，30℃不利于沼气菌群生长.2.1.2 温度对酒糟液厌氧发酵pH影响在经40℃条件下，搅拌3 d的酒糟液pH初始值为4.65左右.在温度分别为30、35、40、45℃的条件下，在发酵过程中每天在发酵瓶中测发酵液的pH值，结果见图3.pH是厌氧消化过程中酸碱物质含量变化的一个重要指标.在产酸阶段，由于有机酸的产生pH值会下降，之后由于含氮有机物被分解产生氨，pH值升高.pH值在6.0～8.0时，酸碱度主要由代谢过程中产生的二氧化碳、挥发酸、氨氮、氢自然建立的缓冲平衡来调节［13-14］.由于在酒糟淘洗阶段发生水解酸化，挥发酸大量积累，起始的pH值只有4.65.从图3可以看出，4个温度条件下pH值都有回升，只是幅度不同.这是因为酒糟淘洗阶段因水解酸化大量积累的有机酸在发酵初期就被甲烷细菌利用，甲烷细菌以水解酸化阶段的产物为营养来源，代谢产生甲烷、二氧化碳、微量硫化氢、氨和氢组成的气体，使得pH值升高.30℃时，pH值回升得比较慢，整体处于酸性条件下，第7天pH值达到5.88，为最高值.之后，pH值基本稳定在5.8左右，从第14天起又出现略微的酸化现象，pH值下降至5.5左右，整体来看酸化情况较为严重.35℃时，pH值能较快升高，第3天起pH值开始稳定在6.5左右.40℃和45℃时，pH 值在第1天便分别达到6.68和6.75，40℃时在整个产气周期都能维持在中性环境下，在最后不产气的3天pH值有略微的下降；45℃条件下，整个发酵周期pH 值都能维持在中性（pH=7），略高于40℃时的pH值.从整个发酵周期pH值变化来看，40℃和45℃条件下能较好地自然维持酸碱平衡.2.1.3 温度对酒糟液厌氧发酵COD去除率影响经40℃条件下，搅拌淘洗3 d的酒糟液CODCr初始值为13 775 mg/L左右.在温度分别为30、35、40、45℃的条件下，在发酵过程中每天在发酵瓶中测发酵液的COD值，结果见图4.从图4可以看出，在30、35、40、45℃不同温度条件下，对酒糟液的COD都有一定的去除率，但是从整体去除率及去除周期来看都有较大差别.30℃时，COD的去除率最低，CODCr含量从起初的13 775 mg/L缓慢下降，到第13天时，达到CODCr的最低值5892 mg/L，去除率仅为57.2%；之后，由于出现酸化现象，CODCr含量又有缓慢的上升趋势，最终稳定在6200 mg/L左右.35℃时，对COD的去除效果较为理想，酒糟液中COD含量在前5 d都保持着较大的削减，第5天时CODCr已降为5071 mg/L；之后，COD含量缓慢下降，从第14天起CODCr稳定在3600 mg/L左右，到第19天时CODCr含量达最低值3579mg/L，去除率达到74.0%.45℃条件下，前5 d的COD去除率在4个温度水平下最高，第8天时CODCr达到4379 mg/L，为最低值，去除率68.2%；之后，CODCr有明显上升，最后稳定在5000 mg/L左右.综合整个COD的变化曲线来看，在40℃条件下，整个发酵过程中的COD去除率最高，也最稳定，去除率达80.0%，这与40℃温度下的产气率最高相吻合，也说明这个温度最适合产沼气菌群生长［15-18］.2.1.4 温度对酒糟液厌氧发酵沼气甲烷含量的影响由温度对酒糟液厌氧发酵的影响可知，4个不同温度条件下产气量的高峰期基本都在前10 d，15 d以后几乎不产气.将发酵期的前10 d这4个不同温度条件下酒糟所产沼气中甲烷含量的变化绘制成图（图5），并加以分析.从图5可以看出，4个温度条件下，每天甲烷气体的含量趋势基本是相同的，都是先升高然后再减少. 30℃条件下，沼气中甲烷的体积分数最高值出现在第5天，为73.8%；35℃甲烷的体积分数最高值出现在第6天，为69.4%；40℃条件下，沼气中甲烷的体积分数最高值出现在第5天，为72.2%；45℃第5天沼气中甲烷的体积分数最高值出现在第5天，为77.6%.在整个过程中，30、35、40、45℃条件下甲烷平均的体积分数分别为56.68%、56.52%、59.26%、56.78%.40℃条件下沼气中甲烷的含量要高于其他水平.因此，40℃是较好的中温发酵条件.2.2.1 接种量对酒糟液厌氧发酵产气量的影响取实验温度为40℃，颗粒污泥接种量分别为V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=2∶8、3∶7、4∶6、5∶5，对经搅拌处理3 d的酒糟液进行试验，采用排饱和食盐水集气法每日定时测量产气量，并计算产气量的日平均值，结果如图6.产气峰值产气量、产气总量和产气率见表3.由图6可以看出，试验条件下的接种量都能正常启动厌氧发酵.接种量越大，产气量越大，启动也越快，表明在营养物质能满足微生物生长时，发酵菌越多就越有利于厌氧发酵产气［19］.从表3来看，结合产气峰值产气量、产气总量和产气率，当接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=2∶8时，第一和第二峰值产气量仅为接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=5∶5时的55.1%和77.6%.第一产气峰值时由于接种微生物较少，不能快速启动产气，但是微生物经过一段时间生长、增殖后，第二峰值产气量相比其他接种量有较大增加，总产气量和产气率也远远低于接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=5∶5时的总产气量和产气率，这是因为接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=2∶8时微生物数量较少，不能很好地启动发酵［20］.当接种量为V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=4∶6和V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=5∶5时，接种物中有充足的微生物，可以直接利用酒糟液中各种营养物质直接发酵产气，启动的较快，第一峰值产气量分别高达158 mL和187 mL，比较这两个接种量的总产气量和产气率，分别为1307、1361 mL和86.44、90.01 mL/g.由此可以看出，当接种量增加到一定时，由于有机物底物的限制，产气量增加明显不足.2.2.2 接种量对酒糟液厌氧发酵pH的影响在温度为40℃，接种量分别为V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=2∶8、3∶7、4∶6、5∶5的条件下，对40℃、经搅拌3 d 处理的酒糟液进行试验，得到厌氧发酵过程中pH值的变化，结果如图7.从图7可以看出，酒糟液厌氧发酵过程中，pH值变化趋势基本上一致，均是从起初的pH 4.65起逐渐升高直至中性.其中，接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=2∶8时pH值变化稍微慢于其他3个，其第3天pH值达到6.61，之后稳定在6.60左右.接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=3∶7、4∶6、5∶5时，pH值经1 d时间便基本达到中性，接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=5∶5时pH值最接近中性，但整体差异不大.2.2.3 接种量对酒糟液厌氧发酵COD去除率的影响在40℃条件下，经搅拌淘洗3 d的酒糟液CODCr初始值为13 775 mg/L.在接种量分别为V（厌氧污泥）∶V （酒糟液）=2∶8、3∶7、4∶6、5∶5的条件下，发酵过程中每天测发酵液的COD值，结果见图8.从图8可以看出，在4种接种量条件下，均对酒糟液的COD有较好的去除效果.接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=2∶8时，整个发酵周期对COD的去除效果要明显低于其他3个水平，在前5 d有较高的去除率，第5天的CODCr为5861 mg/L，去除率57.5%；之后COD去除效果趋缓，经过20 d的发酵，最后CODCr为4339 mg/L，去除率68.5%.接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=3∶7、4∶6、5∶5时对COD的去除效果都比较理想，相较于接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=3∶7时，V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=4∶6和V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=5∶5时对COD的去除率都较高，且这两个接种量条件下对COD的去除效果也更为接近［21］.当V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=4∶6和V （厌氧污泥）∶V（酒糟液）=5∶5时，在第5天CODCr分别为4525、4027mg/L，去除率分别为67.2%、70.8%；当发酵周期结束时，CODCr分别为2380、2093 mg/L，去除率也高达82.7%、84.8%.虽然接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=5∶5的条件下有更高的COD去除效果，但是考虑到工程中的实际投入问题，且V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=4∶6和V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=5∶5条件下对COD的去除效果差别不大，所以认为采用污泥接种量V（厌氧污泥）∶V （酒糟液）=4∶6较为合适.2.2.4 接种量对酒糟液厌氧发酵沼气中甲烷含量的影响从图9可以看出，在V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=2∶8、3∶7、4∶6、5∶5接种量条件下，沼气中甲烷的体积分数变化趋势基本相同，都是先升高，再降低.V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=2∶8和V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=3∶7的接种量下反应初始沼气中甲烷的体积分数非常低，仅有不到30%，而V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=4∶6和V （厌氧污泥）∶V（酒糟液）=5∶5的接种量条件下，初始沼气中甲烷的体积分数均较高，占50%左右.之后，4个接种量条件下甲烷在沼气中的体积分数在第4到第6天达到最大值，且基本相同，都为70%左右；之后下降.接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=2∶8、3∶7、4∶6、5∶5时，在前10 d的发酵过程中沼气中甲烷平均的体积分数分别为56.95%、59.26%、62.86%、62.23%，可见接种量在发酵过程中对沼气中甲烷含量的影响不是很大.1）酒糟液发酵中发酵液的pH值变化趋势都是先缓慢升高至中性.反应混合物的发酵浓度主要是通过营养成分的变化影响微生物的活性，从而通过改变发酵混合物的pH值来间接影响发酵效率.2）同一温度下，接种量越高，越容易发酵，当接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=4∶6时的厌氧发酵效率最高，但是接种量对发酵过程中沼气中甲烷含量的影响不是很大.3）本次实验结果表明，在温度为40℃、接种量V（厌氧污泥）∶V（酒糟液）=4∶6时，酒糟液厌氧发酵的效率最高.【相关文献】［1］李秋菊.我国不同来源DDGS对家禽营养价值的评定研究［D］.郑州：河南农业大学，2009. ［2］吴广黔.贵州鼓曲酱香型白酒的酿造工艺特点［J］.酿酒科技，2008（2）：65-66.［3］李政一.白酒糟综合利用研究［J］.北京工商大学学报（自然科学版），2003，21（1）：9-13.［4］汪善锋，陈安国.白酒糟资源的开发利用途径［J］.饲料工业，2003，24（5）：43-46. ［5］刘荣厚，王远远，孙辰，等.蔬菜废弃物厌氧发酵制取沼气的试验研究［J］.农业工程学报，2008，24（4）：209-213.［6］陶贵德.粮食发酵糟液处理方法新探索［J］.安庆师范学院学报（自然科学版），2001（7）：95-96.［7］国家环境保护局.GB 6920水质pH值的测定玻璃电极法［S］.北京：中国环境科学出版社，1986.［8］国家环境保护局.GB 11914—89水质化学需氧量的测定重铬酸钾法［S］.北京：中国环境科学出版社，1989.［9］环境保护部.HJ 535—2009水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法［S］.北京：中国环境科学出版社，2009.［10］国家环境保护总局，《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法［M］.4版.北京：中国环境科学出版社，2002.［11］任南琪，王爱杰.厌氧生物技术原理与应用［M］.北京：化学工业出版社，2004.［12］王敬堂.农户实用沼气技术［M］.成都：四川大学出版社，2007.［13］VEEKEN A，KALYUZHNYI S V，SCHARFF H，et al.Effect of pH and VFA on hydrolysis of or-ganic solid waste［J］.Journal of Environmental Engineering，2000，12（6）：1076-1081.［14］潘云霞，潘云锋，李文哲.不同阶段沼液做发酵接种物对牛粪产气的影响［J］.农机化研究，2005（1）：202-203.［15］贺延龄.废水的厌氧生物处理［M］.北京：中国轻工业出版社，1998：21-27.［16］BHUNIA P，GHANGREKAR M M.Statistical modeling and optimization of biomass granulation and COD removal in UASB reactors treating low strength wastewaters ［J］.Bioresource Technology，2008，99（10）：4229-4238.［17］钱易，汤鸿霄，文湘华.水体颗粒物和难降解有机物的特性与控制技术原理—难降解有机物（下卷）［M］.北京：中国环境科学出版社，2000.［18］刘永军，邓小晨，王忠彦，等.多菌株发酵白酒糟产酸试验［J］.酿酒科技，1999（2）：20-21.［19］APPELS L，BAEYENS J，DEGREVE J，et al.Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge［J］. Prog Energ Combust，2008，34：755-781. ［20］边义，刘庆玉，李金洋.玉米秸秆干发酵制取沼气的试验［J］.沈阳农业大学学报，2007，38（3）：440-442.［21］UDEN P.Recovery of insoluble fibre fractions by filtration and centrifugation ［J］.Animal Feed Science and Technology，2006，129（3-4）：316-328.。
酶添加对酿酒废糟干式厌氧消化产沼气效果的影响
酶添加对酿酒废糟干式厌氧消化产沼气效果的影响王婷婷;马诗淳;孙照勇;谭力;汤岳琴;木田建次【摘要】酿酒废糟是白酒生产过程的主要副产物,其处理及资源化利用是亟待解决的问题.该研究拟采用干式厌氧消化技术处理日益增加的酿酒废糟,同时生产生物能源沼气.为了提高沼气产量,探讨了酶添加对酿酒废糟高温干式厌氧消化效果的影响,并监测了厌氧消化过程中污泥pH值,有机酸(volatile fatty acids,VFAs),可溶性有机碳(soluble total organic carbon,TOC)等系统参数的变化情况.结果表明,直接利用酿酒废糟进行干式厌氧消化,系统启动初期有有机酸积累,稳定发酵条件下的沼气产量约为270.7 mL·g-1VS.向酿酒废糟厌氧消化过程中添加淀粉酶、糖化酶和纤维素酶能够显著促进沼气产量,沼气产率提高到337.6 mL·g-1 VS,有机酸浓度保持在较低的水平.分别对两体系中细菌和古菌16S rRNA基因进行定量PCR,结果表明,酶添加体系同对照相比参与厌氧消化过程的微生物数量显著增加.%Vinasse is the major by-products in liquor production.To reduce the negative impact on environment,a process was developed to convert vinasse to biogas via dry methane fermentation.The dry methane fermentation of vinasse with or without enzymes addition were experimented in lab-scale,and the process parameters including pH,VFAs and TOC concentrations were evaluated.The results showed that VFAs accumulation was observed during the starting-up period,The biogas yield of 270.7 mL · g-1 VS was obtained with vinasse without enzymes addition.Enzymes addition improved the biogas production to 337.6 mL · g-1VS,and the VFAs concentrations always kept at a low level.The real-time quantitative PCR of 16S rRNA of microbesindicated that enzymes addition could increase the numbers of microorganisms involved in anaerobic digestion process【期刊名称】《中国沼气》【年(卷),期】2017(035)005【总页数】6页(P9-14)【关键词】酿酒废糟;厌氧消化;沼气;酶添加;定量PCR【作者】王婷婷;马诗淳;孙照勇;谭力;汤岳琴;木田建次【作者单位】四川大学建筑与环境学院,成都610065;农业部可再生能源开发与利用重点实验室,成都610041;四川大学建筑与环境学院,成都610065;四川大学建筑与环境学院,成都610065;四川大学建筑与环境学院,成都610065;四川大学建筑与环境学院,成都610065【正文语种】中文【中图分类】S216.4;X703项目来源：泸州市科技支撑计划(2015CDLZ-S06)；农业部农村可再生能源开发利用重点实验室开放研究课题基金资助City (2015CDLZ-S06)我国白酒的酿造过程是世界上独特的酿酒工艺—采用固态发酵和固态蒸馏操作。
酸度对酿酒废水厌氧消化效果的影响研究
酸度对酿酒废水厌氧消化效果的影响研究
张斌锋;张炜;吴畏;李小军
【期刊名称】《环境保护与循环经济》
【年(卷),期】2024(44)3
【摘要】以酿酒废水为供试材料,研究了不同酸度对酿酒废水中氨基酸、还原糖、蛋白质和甲醛含量的影响,以期提高酿酒废水"碳氧化"利用效率。
实验结果显示:与
处理A(溶液初始pH为6)相比,处理D(溶液初始pH为9)中氨基酸与还原糖含量
分别高0.78倍和0.24倍,具有显著差异(p<0.05);处理E(溶液初始pH为10)中蛋
白质与甲醛含量分别高2.38倍和0.72倍,具有显著差异(p<0.05)。
由此表明,在碱性条件(溶液初始pH为9~10)对酿酒废水进行厌氧消化处理,可促进酿酒废水中的有机质向氨基酸、还原糖、蛋白质和甲醛转化,提高酿酒废水“碳氧化”利用效率。
【总页数】4页(P45-48)
【作者】张斌锋;张炜;吴畏;李小军
【作者单位】重庆市渝西水务有限公司永川分公司
【正文语种】中文
【中图分类】X703
【相关文献】
1.酶添加对酿酒废糟干式厌氧消化产沼气效果的影响
2.猪场废水厌氧消化液的厌氧氨氧化脱氮研究进展
3.厌氧消化时间对猪场粪污废水理化性质及其生物沥浸效果
的影响4.缩短厌氧消化时间改善猪场废水厌氧消化液好氧后处理性能的可行性5.好氧、厌氧/好氧交替和厌氧条件对碱减量废水处理效果研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
铵离子在厌氧消化中允许浓度的研究
铵离子在厌氧消化中允许浓度的研究近年来，工业活动和农业活动加剧了化学物质对环境的急剧影响，其中之一就是铵离子。
在环境中，铵离子可以穿越水面，通过空气，以及通过植物的吸收而被运输到更远的地方。
由于铵离子的强大活动性，它可以影响环境中多种过程，同时它也有潜在的毒性作用。
此外，铵离子还可以影响过程中水质的氧化还原状态。
因此，研究铵离子在厌氧消化中允许浓度是非常重要的。
铵离子在厌氧消化过程中有一定的允许浓度，当铵离子浓度超过允许浓度时，就会发生厌氧消化反应异常。
而厌氧消化作为一种重要的污水处理技术，对于降低污水中的有机物和氮的含量至具有重要的意义。
由于厌氧消化过程易受铵离子污染的影响，为了保证厌氧消化过程的有效性，需要研究铵离子在厌氧消化中的允许浓度。
目前，关于铵离子在厌氧消化中的允许浓度的研究已经开展多年，但是仍然存在一些问题。
主要有三个方面：一是铵离子对厌氧消化反应的催化活性和条件性影响；二是铵离子在厌氧消化中的控制方式；三是铵离子在厌氧消化中的安全浓度。
因此，研究铵离子在厌氧消化中允许浓度，就显得尤为重要。
首先，研究铵离子对厌氧消化反应的催化活性和条件性影响。
在这方面，可以进一步探讨厌氧消化的微生物和铵离子的相互作用，进而探讨厌氧消化反应的催化活性及其对铵离子浓度的变化情况。
此外，可以研究各种温度、pH及悬浮物等条件对厌氧消化反应的影响，以及不同铵离子对厌氧消化反应的差异，从而确定厌氧消化过程中的允许浓度。
其次，研究铵离子在厌氧消化中的控制方式。
一般来说，厌氧消化反应是一种复杂的活性反应，可以通过适当的控制来改善消化性能。
在这方面，可以研究具体的控制方式，如有机物加载量的控制，持续时间的控制等，以及铵离子对具体控制方式的影响，从而确定铵离子在厌氧消化中允许浓度。
最后，研究铵离子在厌氧消化中的安全浓度。
在这方面，要研究铵离子在厌氧消化中的活性及其影响，讨论铵离子在不同情况下的毒性作用，以及当铵离子的浓度超出安全范围时的影响。
酒精废水不同厌氧消化处理工艺的研究的开题报告
酒精废水不同厌氧消化处理工艺的研究的开题报告摘要：酒精废水是一种高浓度、含有有机物质、胶体物质及颜料的废水，它的处理难度很大。
因此，在酒精废水的处理中，厌氧消化处理技术被广泛应用。
本文主要探讨酒精废水中不同厌氧消化处理工艺的研究，包括常规厌氧消化、UASB反应器和EGSB反应器等三种处理工艺。
通过比较这些不同工艺的原理、特点、优缺点和适用范围，为酒精废水的处理提供一些有益的参考。
关键词：酒精废水，厌氧消化，UASB反应器，EGSB反应器一、研究背景随着我国经济的快速发展，酒精工业也得到了迅猛发展。
酒精工业生产过程中，废水的排放量也随之增加。
酒精废水中含有大量的有机物和其他污染物，这些物质如果不能很好地处理掉，就会对环境造成很大的危害。
因此，酒精废水处理成为了我国环保工作中的重要课题。
酒精废水的处理方法有很多种，其中厌氧消化处理技术是一种比较常见的方法。
该技术可以将有机物质在无氧条件下转化为沼气和有机肥，从而达到净化废水的目的。
目前，厌氧消化处理技术已经广泛应用于酒精废水的处理领域。
二、研究内容本文主要研究酒精废水中不同厌氧消化处理工艺的研究。
具体内容包括：1、常规厌氧消化常规厌氧消化是一种较为简单的处理方法，适用于废水处理量较小、污染物浓度不太高的情况。
在常规厌氧消化过程中，废水经过原水池进入发酵池，在发酵池中进行微生物的厌氧消化过程，最终产生沼气和有机肥。
2、UASB反应器UASB（上升流式厌氧消化反应器）是一种高效、经济、稳定的废水处理技术。
该技术的特点是在反应器中产生强烈的内循环和沼气的自然上升，从而达到提高废水处理效率的目的。
UASB反应器适用于废水量大、污染物浓度高的情况。
3、EGSB反应器EGSB（外循环上升流式厌氧消化反应器）是一种将UASB反应器和EGSB反应器的优点结合起来的新型厌氧消化技术。
该技术可以在保持UASB反应器高效的同时，增加反应器的稳定性和处理能力。
EGSB反应器适用于废水量大、污染物浓度高的情况。
铵离子在厌氧消化中允许浓度的研究
铵离子在厌氧消化中允许浓度的研究生物在能源转换和化学反应过程中，都要依赖铵离子（Ammonium ion）。
铵离子可以增加溶液的酸碱度，从而影响各种生物反应；此外，它还支持大量生物反应，如酶活性的催化等。
因此，研究铵离子在厌氧消化过程中的角色及其允许浓度，对丰富我们对其作用的认识，以及合理优化厌氧消化技术具有重要意义。
厌氧消化过程是一个复杂的系统，通常在有机物质分解和碳氮代谢同步发生的化学和物理过程中进行。
在厌氧消化过程中，铵离子作用是重要的。
它可以调节溶液酸碱度，从而影响各种生物反应过程，如激发酶的活性和氧化还原等。
因此，铵离子在厌氧消化中的允许浓度，已经受到了越来越多的关注。
目前，有关铵离子在厌氧消化中的作用的研究，主要是对不同种类的细菌生态系统，特别是乳酸细菌和其它类型微生物群落在不同浓度铵离子存在下的表现，进行研究。
实验表明，在一定酸碱度下，铵离子的浓度可以影响细菌的增殖和活力，细菌的质量和多样性也受其影响，氨氧化能力有所增强，也可影响有害有机物的分解率。
此外，研究人员还发现，铵离子的浓度影响微生物群落的多样性，在铵离子浓度低于某一范围时，多样性会有所减弱，反之，则会增强多样性。
实验结果表明，在厌氧消化过程中，恰当的铵离子浓度有助于更好地维护微生物群落稳定，从而有助于提高消化效率和减少有害物质的释放。
另外，研究还表明，低铵离子浓度可能会引起反硝化微生物的群落结构和活力的变化，从而影响反硝化反应的进行。
因此，铵离子的合理浓度对维持厌氧消化中的反硝化反应也具有重要意义。
从以上研究可以得出，铵离子在厌氧消化过程中的作用是不可缺少的，并且有必要保持合理的浓度，以最大限度地发挥它的作用。
未来，研究人员需要进一步研究铵离子在厌氧消化中的角色，评估其允许浓度，以期获得优化和改进厌氧消化过程的更好方法。
综上所述，铵离子是厌氧消化过程中重要的参与物，对其研究具有重要意义，可以帮助我们合理的优化厌氧消化技术。
(3页)废水处理中,高氨氮对厌氧微生物的抑制研究
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)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( NH3 , 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( MPB) 最易被氨抑制而停止生长[ 3] 。
当NH3-N 浓度在4051~ 5734 mg # L- 1范围时, 颗粒污泥中产酸菌几乎不受影响, 而MPB 的失活率达到了561 5%[ 4] 。
21 11 1 影响氨抑制的因素影响氨抑制的因素主要有浓度、p H 值、温度。
普遍认为氨的浓度在200 mg/L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( IC50 ) 限制尚无定论, 一般在1. 7~ 14 g # 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71 5 降到71 0, 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。
2. 厌氧消化过程氨抑制研究进展1.1 厌氧消化氨抑制形成机理关于厌氧消化过程中氨氮产生抑制的原因，目前尚未有统一结论。
其中被广泛认同的是，游离氨（NH3）是产生抑制作用的主要原因。
其抑制机理为①游离氨直接抑制了甲烷合成酶的活性；②游离氨为疏水性分子，通过被动扩散作用进入细胞，改变了细胞内外质子平衡和钾的缺乏。
另外，进入细胞的游离氨在细胞内转变为铵，铵在细胞内积累改变了细胞内的pH，从而对细胞产生毒害作用。
厌氧生物滤池处理氨氮废水的研究
厌氧生物滤池处理氨氮废水的研究厌氧生物滤池是一种常用于处理氨氮废水的技术。
它通过利用生物滤池中的微生物，将废水中的氨氮转化为无害的物质，达到废水处理的目的。
本文将从原理、构造和运行等方面介绍厌氧生物滤池处理氨氮废水的研究。
厌氧生物滤池的原理是利用厌氧微生物的代谢作用将氨氮转化为无害的氮气。
这些微生物主要包括厌氧氨氧化菌和厌氧硝化反硝化菌。
厌氧氨氧化菌能够将废水中的氨氮转化为亚硝酸盐，而厌氧硝化反硝化菌能够将亚硝酸盐进一步转化为氮气。
这个过程可以在没有氧气的环境中进行，因此称为厌氧生物处理。
厌氧生物滤池的构造通常包括滤材层、生物膜和滤材。
滤材层是整个滤池的载体，用于固定微生物和提供生物反应的场所。
生物膜则是生物滤池中微生物的生活环境，可以保护微生物免受外界环境的干扰。
滤材则是提供了大量的表面积，为微生物的附着和生长提供了空间。
这三者共同构成了一个稳定的生物处理系统。
厌氧生物滤池的运行过程中，需要注意一些关键参数的控制。
例如，pH值对微生物的生长和代谢有着重要的影响，一般在6.5-8.5之间较为适宜。
温度也是一个重要的因素，一般在25-35℃之间微生物的活性较高。
此外，厌氧生物滤池的水力负荷和氨氮浓度也需要根据实际情况进行调节。
研究表明，厌氧生物滤池在处理氨氮废水方面具有较好的效果。
在适宜的条件下，厌氧微生物能够高效地将废水中的氨氮转化为无害物质。
与传统的氨氮处理方法相比，厌氧生物滤池具有处理效果好、运行成本低、操作简单等优点。
然而，厌氧生物滤池还存在一些问题和挑战。
例如，滤材的选择和更新、微生物的生长和代谢过程的控制等方面都需要进一步研究。
此外，厌氧生物滤池在处理高浓度氨氮废水和一些特殊废水时也存在一定的难度。
综上所述，厌氧生物滤池是一种常用的处理氨氮废水的技术。
通过利用微生物的代谢作用，废水中的氨氮可以被高效地转化为无害的物质。
厌氧生物滤池具有处理效果好、运行成本低、操作简单等优点，但也面临着一些问题和挑战。
高通量测序研究酒精废水治理中厌氧活性污泥的微生物菌群
高通量测序研究酒精废水治理中厌氧活性污泥的微生物菌群1 引言酒精是重要的工业原料，已被广泛应用于生物、化工、食品等各个领域.全球当前又在积极发展燃料酒精，采用燃料酒精代替石油作为车用燃料.然而，酒精生产会伴随产生大量的高浓度有机废水，研究发现，每生产1 t酒精，要排放13~16 t废水，废水中污染物成分有残糖、蛋白质、纤维素和盐分等，具有高化学需氧量(COD)、高生化需氧量(BOD)的特点.厌氧消化是治理酒精生产废水的主要技术，它既可以高效降解废水中的有机物，降低废水的COD和BOD，又可以生产可再生能源-甲烷.此外，该技术还具有占地面积小、运行费用低和污泥产率低等优势.厌氧消化是利用厌氧微生物在无氧条件下把有机物转化为甲烷、二氧化碳和少量细胞等，根据运行温度，可分为高温厌氧消化((55±2)℃)和中温厌氧消化((35±2)℃)两类.厌氧消化的高效、稳定运行依赖于厌氧活性污泥(以下简称“污泥”)的微生物菌群，微生物菌群的种类和分布又主要取决于处理废水的类别和性质.因此，治理不同废水的污泥微生物菌群研究受到了学者们的关注，尤其是高通量测序技术的应用，它对分析污泥微生物菌群的种类和相对丰度，研究工艺参数对种类和相对丰度的影响，考察污泥中微生物的功能，丰富微生物菌群的基础理论等方面有着重要意义.高通量测序技术的种类多样，其中，Illumina MiSeq高通量测序具有操作简单、准确率高等优点，已成功应用于污泥、食品、土壤、矿山水、海洋水等样本的微生物菌群分析.我国是酒精生产大国，河南天冠集团是我国酒精定点生产企业，年产酒精98万t，采用二级厌氧消化技术治理酒精废水，日产沼气50万m3.二级厌氧消化包括高温厌氧消化((55±2)℃)和中温厌氧消化((35±2)℃)两个工序，在高温厌氧消化工序中，反应器总体积16万m3，水力停留时间8 d，废水的COD由(35000±2000)mg·L-1降低至(4000±200)mg·L-1，BOD由(20000±1000)mg·L-1降低至(1400±140)mg·L-1.在中温厌氧消化工序中，反应器总体积4万m3，水力停留时间2.5 d，废水的COD由(3500±200)mg·L-1降低至(2000±150)mg·L-1，BOD由(1200±120)mg·L-1降低至(650±50)mg·L-1.本实验依托天冠集团的生产规模和技术平台，首次采用Illumina MiSeq高通量测序研究酒精废水治理中污泥(高温厌氧和中温厌氧)的微生物菌群，在属(genus)水平分析污泥中细菌和古菌的种类和相对丰度，探讨不同菌属的功能，以期为阐释厌氧消化技术治理酒精废水的生物机制及该技术的升级改良提供参考.2 材料与方法2.1 样品采集厌氧活性污泥取样于河南天冠集团.在厌氧反应器稳定运行的条件下，高温厌氧活性污泥分别取样于16个高温厌氧反应器后混合，中温厌氧活性污泥分别取样于10个中温厌氧反应器后混合，样品采集后保存于0 ℃冰盒中并快速移至-80 ℃冰箱中长期保存.2.2 实验方法2.2.1 DNA提取厌氧活性污泥中微生物的DNA按照OMEGA试剂盒说明书的方法和步骤进行提取.2.2.2 PCR扩增及测序扩增16S rDNA的V3~V4区域，细菌的PCR引物是Miseq测序平台的通用引物是341F: 5′-CCTACACGACGCTCTTCCGATCTN(barcode)CCTACGGGNGGCWGCAG-3′，805R: 5′-GACTGGAGTTCCTTGGCACCCGAGAATTCCAGACT ACHVGGGTATCTAATCC-3′.古菌的PCR引物是349F: 5′-CCCTACACGACGC TCTTCCGATCTN(barcode)GYGCASCAGKCG MGAA W-3′，806R:5′-GACTGGAGTTCCTTGGCA CCCGAG AATTCCAGGACTACVSGGGTATCTAAT-3′.为了确定测序的样品来源，PCR引物中标签序列的插入位置标记为barcode.引物中barcode前面的序列是接头序列，用于识别测序位置，barcode后面的序列是引物序列.通过两轮PCR扩增并完成接头序列的连接，PCR产物在Illumina Miseq高通量测序仪(美国，Illumina公司)上进行测序.第一轮PCR扩增，50 μL反应体系为：10×PCR buffer 5 μL，0.1 mmol·L-1 dNTPs，10 ng DNA，0.5 μmol·L-1 PCR primer F，0.5 μmol·L-1 Primer R，0.05 U Plantium Taq.PCR扩增条件为：94 ℃预变性3 min;94 ℃变性30 s，45 ℃退火20 s，65 ℃延伸30 s，5个循环;94 ℃变性20 s，55 ℃退火20 s，72 ℃延伸30 s，20个循环;72 ℃延伸5 min.第一轮PCR产物进行第二轮扩增，扩增反应体系中DNA为20 ng，其他与第一轮扩增一致，PCR扩增条件为：95 ℃预变性30 s;95 ℃变性15 s，55 ℃退火15 s，72 ℃延伸30 s，5个循环;72 ℃延伸5 min.第二轮PCR产物进行琼脂糖电泳，利用SanPrep柱式DNA胶回收试剂盒对DNA进行回收.利用Qubit2.0 DNA检测试剂盒对回收的DNA精确定量，依托生工生物工程(上海)股份有限公司进行Illumina MiSeq高通量测序.2.3 数据分析测序获取原始序列，将双末端序列融合为一个方向的序列并进行质量控制，步骤如下：(1) 序列融合，采用Flash软件(版本1.2.3)融合双末端序列，通过各样品的barcode使数据回归样品，并对各样品序列做质量控制(QC).(2) QC分为4个步骤：①采用Prinseq(版本V0.20.4)软件对序列阅读框的3′端进行质控，截掉Q值低于20的数据，提高后续序列融合比率;②通过Flash软件融合双末端序列，使其形成一条序列;③采用Prinseq软件去除各样品的引物序列、低于200 bp的序列、低复杂度序列和低质量序列;④去除非靶区域序列及嵌合体.首先采用软件Mothur(版本1.30.1)的Pre.cluster模块校正测序错误，校正过程当中允许的最大错配为1/150.其次，采用软件Mothur(版本1.30.1)内的Uchime功能模块，以Silva数据库中的序列作为模板，去除嵌合体及非靶区域序列.3 结果与讨论测定序列经质量控制后，根据差异水平在0.03(即相似度97%)的水平上聚类得到操作分类单元(OTU).实验获得高温厌氧活性污泥中细菌和古菌的有效序列数量分别为20523和33190，聚类得到OTU数目分别为1729和122，中温厌氧活性污泥中细菌和古菌的序列数量分别为11766和13803，聚类得到OTU数目分别为1701和156.在序列聚类分析的基础上，实验在属(genus)水平上对厌氧活性污泥的细菌和古菌进行分类，统计它们的相对丰度.由于污泥中细菌和古菌的种类繁多，根据相对丰度将污泥中细菌分为优势细菌(相对丰度≥1.0%)和稀有细菌(相对丰度<1.0%)，古菌分为优势古菌(相对丰度≥1.0%)和稀有古菌(相对丰度<1.0%)，且将稀有细菌和稀有古菌分别归类于其他.3.1 高温厌氧活性污泥的优势细菌高温厌氧活性污泥的优势细菌有10个，包括有Coprothermobacter、Longilinea、Thermodesulfovibrio和Levilinea等，它们的相对丰度如图 1所示.参考已有研究报道分析它们的功能，结果如表 1所示.由表 1可以归纳出高温厌氧活性污泥中优势细菌的主要功能包括4个方面，分别是分解蛋白质、代谢多种碳水化合物生成有机酸、乙酸氧化、硫酸盐还原.此外，在细菌的测序分析中发现了古菌Methanosaeta，它是生态环境中甲烷的主要生产者.细菌和古菌虽然不是同一个域，但它们的16S rDNA基因序列有较高的同源性(刘驰等，2015)，PCR扩增细菌16S rDNA基因的过程中，通用引物可能结合到古菌Methanosaeta的16S rDNA基因并将其扩增.古菌域中只有Methanosaeta出现在细菌的测序分析中，表明高温厌氧活性污泥中Methanosaeta的相对丰度高，这与下文关于高温厌氧活性污泥中优势古菌的分析结果一致.表 1 高温厌氧活性污泥中优势细菌的功能图 1高温厌氧活性污泥的优势细菌名称及相对丰度3.2 中温厌氧活性污泥的优势细菌中温厌氧活性污泥中优势细菌有21个，包括有Acinetobacter、Succinibibrio、Meniscus和Longilinea等，它们的相对丰度如图 2所示.比较图 1和图 2可以看出，中温厌氧活性污泥中优势细菌的种类多而相对丰度小.中温厌氧活性污泥中优势细菌的功能如表 2所示，由表 2可以归纳出它们的主要功能包括3个方面，分别是代谢多种碳水化合物生成有机酸、脂肪酸和有机酸氧化、分解结构顽固化合物，如纤维素、酚类化合物、腐胺等.图 2中温厌氧活性污泥的优势细菌名称及相对丰度3.3 厌氧活性污泥的优势古菌高温厌氧活性污泥和中温厌氧活性污泥的优势古菌及其相对丰度如图 3所示.可以看出，污泥的古菌种类较少，主要是产甲烷古菌，它们是一类能够以乙酸、H2/CO2、甲基化合物等为原料生成甲烷的原核微生物.高温厌氧活性污泥中主要产甲烷古菌是Methanosaeta、Methanobacterium和Methanothermbacter，它们的相对丰度分别为57.72%、28.35%和9.90%.中温厌氧活性污泥中主要产甲烷古菌是Methanobacterium、Methanosarcina、Methanosaeta 和Methanosphaera，它们的相对丰度分别为33.21%、23.70%、16.63%和11.77%.实验进一步归纳比较厌氧活性污泥中优势古菌的分布、分类单元(目)和主要代谢底物，结果如表 3所示.可以看出，中温厌氧活性污泥的优势古菌种类多于高温厌氧活性污泥的优势古菌种类，且高温厌氧活性污泥和中温厌氧活性污泥有相同的产甲烷古菌，它们分别是Methanosaeta、Methanosarcina、Methanobacterium和Methanosphaera.产甲烷古菌可分为5个目，分别为甲烷杆菌目、甲烷球菌目、甲烷八叠球菌目、甲烷火菌目和甲烷微菌目，而污泥中产甲烷古菌主要分布于2个目，分别是甲烷八叠球菌目和甲烷杆菌目.图 3高温(a)和中温(b)厌氧活性污泥的优势古菌名称及相对丰度3.4 厌氧消化技术治理酒精生产废水酒精生产废水的污染物成分有残糖、蛋白质、纤维素和盐分等，厌氧消化技术可以高效降解废水中的有机物，降低废水的COD和BOD，还可以生产甲烷，具有环境效益和经济效益.厌氧消化涉及到众多微生物，各微生物通过直接或间接的营养关系，组成了复杂的互营共生的微生物菌群，消化过程通常分为4个阶段：①水解阶段，细菌将复杂的有机物分解为简单的可溶性物质，如蛋白质被分解为短肽、氨基酸等;②产酸发酵阶段，细菌将可溶性物质等转化为有机酸、脂肪酸和醇类等，产物主要有甲酸、乙酸、乳酸、乙醇、H2和CO2等;③产乙酸阶段，是指将产酸发酵阶段中二碳以上机酸、脂肪酸和醇类转化为乙酸、H2和CO2的过程;④产甲烷阶段，产甲烷菌以乙酸、H2和CO2为底物生产甲烷，其它甲基化合物如甲酸、甲醇等也可以被转化为甲烷.根据研究结果(表 1~3)，Illumina MiSeq高通量测序分析得到厌氧活性污泥中细菌的主要功能是分解蛋白质，代谢碳水化合物生成有机酸，降解结构顽固化合物，氧化有机酸和脂肪酸生成H2和CO2等.厌氧活性污泥中古菌主要是产甲烷古菌，它们能够利用乙酸、H2和CO2等底物生成甲烷.污泥中细菌和古菌的代谢功能与酒精生产废水的污染物成分有良好的对应关系，表明Illumina MiSeq高通量测序有效，充分地展示了酒精废水治理中厌氧活性污泥的微生物菌群.此外，在厌氧活性污泥的菌群分析中，发现了硫酸盐还原菌Thermogymnomonas(相对丰度5.67%)、Thermodesulfovibrio(相对丰度4.87%)和Thermodesulfobium(相对丰度1.17%).这是由于酒精生产的淀粉质原料(木薯、玉米等)经过蒸煮糖化得到糖化醪，醪液需利用浓硫酸调节至pH 4.0~5.0范围后用于发酵生产酒精，导致酒精生产废水含有一定量的硫酸盐.厌氧活性污泥在治理酒精废水过程中长期驯化，使得硫酸盐还原菌成为优势菌.酒精企业多采用二级厌氧消化技术治理生产废水，有高温厌氧消化和中温厌氧消化两个工序.两个工序的作用都是降解有机物生产甲烷，但特点不同.高温厌氧消化的有机负荷高，微生物代谢速率快，但一些结构顽固的化合物未被有效降解，高温厌氧消化的出水COD较高.在高温厌氧消化后继续进行中温厌氧消化，进一步转化分解有机物，降低出水COD.实验分析发现，高温厌氧活性污泥和中温厌氧活性污泥中多种优势细菌(Longilinea、Bellilinea和Levilinea)和优势古菌(Methanosaeta、Methanosarcina、Methanobacterium和Methanosphaera)是相同的，但污泥的细菌差异程度高于古菌差异程度，中温厌氧活性污泥中优势细菌的种类多，相对丰度小，且有多种能够代谢结构顽固化合物(Clostridium III、Serratia和Anaerovorax)的细菌.可以看出，在厌氧消化技术治理酒精废水的过程中，高温厌氧消化和中温厌氧消化的相同作用使得污泥中有部分相同的细菌和古菌，它们的不同特点主要取决于污泥中细菌的种类和相对丰度.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
厌氧消化过程氨氮抑制解除方法研究
对比$ 结果表明两种反应器均将有机氮转化为无机氮$ 但两相厌氧消化可将废水中的几乎全部有机氮转化为 无机氮$ 而单相厌氧消化只能将部分有机氮转化成无机氮% 两相厌氧装置运行稳定$ 且甲烷菌的竞争占优势5 值得注意的是$ 厌氧消化是由多种菌群参与作用的生物过程$ 这些微生物种群的有效代谢是相互影响& 相互联结的$ 而两相厌氧消化会将这一有机联系的过程分开$ 这势必会改变中间代谢产物成分$ 对整个消化 过程产生一定程度的影响5 所以$ 如选择两相反应器进行氨氮抑制解除$ 必须要采取的适当的相分离$ 从而创 此外$ 由于高氮原料厌氧消化对反应器的最大有机负荷有一定的限制要求$ 造有利于不同细菌的生态环境5 因此在反应器和实验的设计过程中要考虑到发酵浓度和氨氮作用的敏感性5 ! ! " #不同发酵温度对解除氨氮抑制的研究 厌氧消化可分为 D 个温度范围! 3 ""4 " Q 称为高温发酵$ ! ""S 3 Q 称为中温发酵$ ! " Q 以下称为低温 发酵5 通常认为$ 在一定范围内$ 温度越高$ 厌氧消化结果会更好5 高温条件对于有机废物的降解和病原菌的杀 灭更有效$ 尤其对于沼渣沼液的二次利用而言$ 高温处理就显得尤为重要5 而在实际工程生产中$ 综合考虑到 经济性等方面$ 有机废物的厌氧消化温度大多选择中温条件5 目前$ 国内外学者的研究认为$ 在不同温度条件
# D !
! " # !年中国沼气学会学术年会论文集
对于解除氨氮抑制的方法$ 目前国内外学者主要通过不同反应器类型& 不同发酵温度& 不同微生物种群 和添加外源物这四个方面进行研究5
有机废物厌氧消化过程中氨氮的抑制性影响
收稿日期:2003-03-19 修回日期:2003-05-06作者简介:张 波(1977-),女,辽宁开原人,在读博士生,研究方向为城市生活垃圾的厌氧消化处理。
有机废物厌氧消化过程中氨氮的抑制性影响张 波,徐剑波,蔡伟民(上海交通大学环境工程学院,上海 200240)摘 要:本文在查阅大量文献的基础上讨论了在不同条件下的氨氮的抑制性影响、氨氮对于厌氧消化过程产生抑制性影响的原因、氨氮对于厌氧消化过程抑制性的模式和建议的解决办法。
关键词:厌氧消化;氨氮浓度;抑制;产甲烷菌中图分类号:X703,S216 4 文献标识码:A 文章编号:1000-1166(2003)03-0026-03Review on the Ammonia Inhibition for Anaerobic D igestion /ZHA NG Bo,XU J ian -bo,CAI We -i m in /(School of Environ -mental Science and Engineering,Shang hai Jiao tong University,Shang hai 200240,C hina)Abstract:The influence of ammonia on the anaerobic digestion of municipal solid wastes is summarized in thi s paper on the basis of a large amount of documents Also the paper cited the inhibition model of ammonia and provided the feasible methods of solving the ammo -nia i nhibition problemKeywords:anaerobic digestion;ammonia concentration;i nhibition;methanenogenesis1 引言在有机废物厌氧消化的过程中,氮的平衡是非常重要的因素,尽管进入消化系统中的硝酸盐能被还原成氮气,但仍然存在于系统中,由于厌氧微生物细胞的增殖很少,故只有很少的氮转化为细胞,大部分可生物降解的有机氮都被还原为消化液中的NH 4-N,因此消化液中氨氮的浓度都高于进料的氨氮浓度,但系统中的总氮是守恒的。
高粱酒精发酵中酵母菌的厌氧代谢研究
高粱酒精发酵中酵母菌的厌氧代谢研究引言：高粱是一种重要的粮食作物，也是酿造高粱酒的主要原料之一。
高粱酒酿造过程中，酵母菌起到了至关重要的作用。
酵母菌通过对高粱中的糖分进行发酵，产生酒精和二氧化碳。
然而，在高粱酒精发酵过程中，酵母菌的代谢途径受到多种因素的影响，其中厌氧代谢是十分重要和复杂的一环。
本文将详细阐述高粱酒精发酵中酵母菌的厌氧代谢研究。
一、厌氧代谢的基本过程厌氧代谢是指在缺氧条件下生物体进行的能量产生过程。
高粱酒精发酵中，酵母菌通过厌氧代谢的方式将糖分转化为酒精和二氧化碳，产生能量。
厌氧代谢的基本过程包括：糖酵解、酒精发酵和细胞内能量代谢。
糖酵解是糖分子在厌氧条件下分解为乳酸、醋酸、乙醇、丙酮和水等物质的过程；酒精发酵是将半乳糖酸、糖苷和乙酸菌产生的乳酸和醋酸等物质转化为酒精和二氧化碳的过程；细胞内能量代谢是指通过厌氧代谢产生的能量在细胞内的分配和利用过程。
二、影响酵母菌厌氧代谢的因素在高粱酒精发酵过程中，酵母菌的厌氧代谢受到多种因素的影响，包括温度、pH值、营养物质浓度、氧气供应和发酵时间等。
温度是酵母菌生长和代谢的重要影响因素，过高或过低的温度都会影响酵母菌的活性和代谢速率。
pH值对酵母菌的生长和代谢也有重要影响，过高或过低的pH值都会对酵母菌的厌氧代谢产生不利影响。
营养物质浓度是酵母菌生长和发酵所必需的，不同的营养物质浓度会影响酵母菌的生长速率和代谢产物的生成。
氧气供应也是影响酵母菌厌氧代谢的关键因素，过高的氧气供应会促进酵母菌的氧化代谢而抑制发酵代谢。
发酵时间是另一个重要因素，发酵时间的长短决定了酵母菌的生长过程和代谢产物的生成。
三、高粱酒精发酵中酵母菌的代谢途径高粱酒精发酵过程中，酵母菌的代谢途径经历了多个阶段，包括乳酸发酵、醋酸发酵和酒精发酵。
首先，酵母菌利用糖酵解的途径将高粱中的糖分解为乳酸。
然后，在乳酸的作用下，酵母菌将糖分解为醋酸。
最后，在醋酸的作用下，酵母菌将糖分解为酒精和二氧化碳。
氨氮浓度对酒精发酵用葡萄酒酵母菌动力学含糖量高
氨氮浓度对酒精发酵用葡萄酒酵母菌动力学含糖量高Patricia Taillandier , Felipe Ramon Portugal, AndreFuster1, Pierre Strehaiano Laboratoire德Ge'nie化学公司，InP的ENSIACET，5芸香波林Talabot，英国石油公司1301 31106 Cedex的4图卢兹，法国收到2005年8月1日，在经修订的表格2006年4月5日收到;接受2006年4月5日2006年4月25日可在线查阅摘要由葡萄酒酿酒酵母酒精发酵菌种在一个高糖含量合成培养基动力学进行了初步建立了不同氮含量，并用于四种菌株。
除了氮源主要是由氨组成外，培养基的组成接近葡萄汁，并且可吸收的氮含量的范围是从120变化到290mgN/l。
总的氮消耗也需要估算，以确定氮需求的变化。
氮同化的影响一般对糖消耗率比对增长的影响率要大，并且三种糖消耗率检测如下：（一）存在一个最大的食糖消费率的最佳初始氮水平（抑制如果过量），（ii）没有超出中介水平的影响氮（饱和度），（三）糖消耗率成正比的初始氮水平（激活）。
在所有情况下，所消耗的氮含量增加，其初始浓度等做了fructophilic能力的菌株。
根据不同菌株最佳要求是0.62至0.91米蕈/糖克之间。
糖和氮同化率之间之间不存在一般的关系。
2006年爱思唯尔版权所有。
关键词：酒酵母;铵，发酵，酿酒，可吸收氮1. 简介在葡萄酒酿造方面，对好的酒精发酵的葡萄汁要有充足的氮的问题尚未完全解决。
如果出现酵母从缺氮它可以导致阻塞或缓慢发酵（鲑鱼，1989;比森和Butzke，2000）。
相反，如果加入过度铵，有可能出现一个风险，那就是酒转变为高级醇（贝尔特伦等。
，2005），醋酸（别雷等。
，2003），氨基甲酸乙酯（Ough等。
，1988），或在一定条件下变为氢硫化物（王等人。
，2003）。
尽管关于这一主题进行了许多研究，结果并不总是一致的结论，也没有很清楚。
氨氮对厌氧发酵的影响
氨氮对厌氧发酵的影响~氨氮对厌氧发酵的影响厌氧发酵是处理有机废弃物并实现其资源化利用的有效手段，然而厌氧发酵作为生物处理技术一种，必然存在着生化抑制反应。
存在的生化抑制反应主要有：pH抑制、氢抑制、挥发性有机酸（VFA）和氨氮的抑制等。
高浓度的氨氮就是有机废弃物厌氧生物处理中常遇到的一个难题。
本文阅读大量文献，集中研究氨氮在厌氧发酵过程中的产生机理、抑制浓度等规律，以期待解决或者避免氨氮在产甲烷发酵过程中的抑制反应情况，为今后的厌氧发酵提供理论和技术支持。
1氨氮的产生机理在有机垃圾厌氧消化的过程中，氮的平衡是非常重要的因素，尽管进入消化系统中的硝酸盐能被还原成氮气，但其仍将存在于系统中。
由于厌氧微生物细胞的增殖很少，只有很少的氮转化为细胞，大部分可生物降解的有机氮在厌氧发酵降解过程中形成水解产物-氨氮，主要以铵离子NH4+-N和游离氨NH3形式存在。
因此消化液中氨氮的浓度都高于进料的氨氮浓度，系统中的总氮是守恒的。
氨态氮主要是通过氨基酸的降解产生，其分解主要通过偶联进行氧化还原脱氮反应，这需要两种氨基酸同时参与，其中一个氨基酸分子进行氧化脱氮，同时产生的质子使另外一个氨基酸的两个分子还原，两个过程同时伴随着氨基酸的去除。
如丙氨酸和甘氨酸的降解：CH3CHNH2COOH（丙氨酸）＋2H2O→CH3COOH＋CO2＋NH3＋4H+CH2NH2COOH（甘氨酸）＋4H+→2CH 3COOH＋2NH3]两个反应合并即为：CH3CHNH2COOH＋2CH2NH2COOH＋2H2O→3CH3COOH＋CO＋3NH3由于氨基酸的降解的能够产生NH3，因此在这一过程会影响到溶液的pH值。
NH3的存在对厌氧过程非常重要，一方面，NH 3是微生物的营养物质，细菌利用氨氮作为其氮源，另一方面，NH3如果其浓度过高就会快速抑制甲烷菌的活性。
氨的存在形式有NH3和NH4+，两者的浓度决定于pH值。
NH3＋H2O→NH4+＋OH-35℃时，K1＝][]][[4NHOHNH-+=×10-5 （1-1）K 2＝][]][[2OHOHH-+=×10-14 （1-2）两式相除，[NH3]＝×10-9】有机酸积累，pH值降低，平衡向右移动，NH3离解为NH4+。
生活污水中氨氮在厌氧过程中的变化研究
王先念 （环境 1002，学号：20101332 ，邮箱：wxn8888 8888@）
摘要 通过对生活污水厌氧过程中氨氮含量的变化情况进行研究， 我们可以了解不同时间内微生物对氨氮 的作用效果。利用蒸馏-中和滴定法，对不同厌氧时间进行测定，实验发现，在一定时间内，氨氮含量成 逐渐上升趋势，由此我们可以对该过程的原理进行进一步的推测和分析，为进一步对污水厌氧处理提供 一定的基础。 关键词 生活污水氨氮；厌氧过程；微生物作用
2.实验仪器
氨氮蒸馏装置：由 500ml 凯式烧瓶、氮球、直形冷凝管和导管组成，冷凝管末端可接一段适当长度 的滴管，使出口尖端浸入吸收液液面下。酸式滴定管：50ml
3.实验药品
硫酸，ρ(H2SO4)= 1.84g/mL。盐酸，ρ＝1.19g/mL。无水乙醇，ρ=0.79g/mL 无水碳酸钠（Na2CO3） 。 轻质氧化镁（MgO）不含碳酸盐。氢氧化钠溶液，c(NaOH) =1mol/L。硫酸溶液，c(1/2H2SO4) =1mol/L。硼 酸（H3B03）吸收液，ρ=20g/L。甲基红指示液，ρ＝0.5g/L。溴百里酚蓝（bromthymol blue）指示剂， ρ=1g/L。混合指示剂：称取 200mg 甲基红溶于 100mL 乙醇中；另称取 100mg 亚甲蓝溶于 100mL 乙醇 中。 取两份甲基红溶液与一份亚甲蓝溶液混合备用，此溶液可稳定一个月。 碳酸钠标准溶液，c(1/2Na2CO3)=0.0200mol/L。 称取经 180℃干燥 2h 的无水碳酸钠（4.5）0.5300g，溶于新煮沸放冷的水中，移入 500mL 容量瓶中，稀释至标线。 盐酸标准滴定溶液，c(HCl)=0.02mol/L。
4.实验步骤
盐酸标准滴定溶液，c(HCl)=0.02 mol/L。 量取 1.7 ml 盐酸于 1 000 ml 容量瓶中，用水稀释至标 线。标定方法：移取 25.00 ml 碳酸钠标准溶液于 150 ml 锥形瓶中，加 25 ml 水，加 1 滴甲基红 指示 液，用盐酸标准溶液滴定至淡红色为止。记录消耗的体积。用下式计算盐酸溶液的浓度：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
厌氧消化出水中氨氮浓度对乙醇发酵的影响研究摘要:酒糟在厌氧消化过程中,其中所含蛋白质等有机氮物质会降解产生氨而留在厌氧消化出水中。
当厌氧消化出水回用于乙醇发酵配料水时,氨可作为酵母生长的氮源,但也可影响酵母代谢,从而影响乙醇产量。
本论文旨在研究氨对乙醇发酵的影响及提出可能的解决办法。
关键词:厌氧消化水氨氮浓度乙醇发酵影响研究
全球对石油储备量的担忧以及化石燃料过度消耗造成的环境问题使得开发一种可再生和环境友好型燃料迫在眉睫。
生物质燃料就是其中一种化石燃料替代品(Zi et al.,2013)。
而在目前,燃料乙醇是其中一种最重要的生物质燃料,主要可以用糖或淀粉原料发酵生产(Bai et al., 2008)。
在淀粉质原料中,玉米由于其淀粉含量高、产量大等优点,无疑是一种很好的燃料乙醇生产原料,在美国和中国主要以玉米为原料生产乙醇(黄宇彤et al., 2002)。
但是,在木薯乙醇生产过程中,会产生大量高COD、高固形物含量的酸性废水(酒糟)(吴建华et al., 2006),正在限制乙醇工业的发展。
在国内的乙醇厂中,酒糟的处理工艺一般为“固液分离-厌氧消化-好氧消化-深度处理-排放”。
但是好氧消化和深度处理能耗大,而且还会产生大量剩余污泥需要额外处理,造成该工艺成本极高,降低了企业的效益(尹军et al., 2001)。
为了解决木薯乙醇酒糟处理面临的问题,我们提出将厌氧消化出
水回用于乙醇发酵过程配料,而不再经好氧消化处理。
这样既可降低能耗和水耗,同时可实现废水的零排放。
但是,厌氧消化出水中含有大量的有机物和无机物,可能会对乙醇发酵产生潜在的抑制作用。
因此,有必要通过分析厌氧消化出水中潜在的抑制性物质来验证厌氧消化出水作为乙醇发酵配料水的可行性。
1 材料与方法
1.1 材料
菌种:安琪酵母。
玉米:购自南阳当地市场。
中温厌氧消化出水:取自河南天冠企业集团厌氧消化罐。
酶制剂:液体耐高温α-淀粉酶(20000 U/mL)、液体糖化酶(130000 U/mL),由无锡杰能科生物工程有限公司提供;
其他所用试剂均为分析纯。
1.2 实验方法
1.2.1 种子培养
种子培养基(g/L):葡萄糖20,酵母膏8.5,NH4Cl 1.3,MgSO4·7H2O 0.1,CaCl2 0.06,pH 6.8,0.08MPa 灭菌15min。
培养条件:30 ℃,200 r/min下培养18 h;
1.2.2 发酵培养基制备与发酵。
将玉米粉和配料水按1∶3(w/v)的比例混合,拌匀后用硫酸调节pH至6.0,以10 U/g木薯粉的量的耐高温α-淀粉酶,于沸水浴中液化1 h;冷却后调pH至5.0。
添加去离子水以弥补液化过程损失的水分。
分装、灭菌(115 ℃,20 min)。
冷却后加入120 U/g木薯粉的糖化酶、10%种子液、氮源(氮源的量有实验设计决定),于30℃恒温培养箱中进行同步糖化厌氧发酵48 h。
1.3 分析方法
乙醇、总糖、甘油、乙酸、乳酸浓度用高效液相色谱HPLC(DionexUltiMate 3000,美国)测定,示差折光检测器为日本Shodex RI-101,检测柱为Bio-Rad HPX-87H离子交换柱,色谱条件:柱温60 ℃,流动相5 mmol/L硫酸,流速0.6 mL/min,进样量20μL。
酵母数量用血球计数板测定。
氨氮的测定采用标准方法。
(APHA,1995)
2 结果与讨论
2.1 厌氧消化出水对乙醇发酵的影响
为了分析厌氧消化出水对乙醇发酵的影响,设计如下实验。
将中
温厌氧消化出水、自来水和氨溶液(添加与中温厌氧消化出水相等浓度氨氮的自来水)分别作为配料水进行乙醇发酵,比较三种配料水发酵的效果,结果如表1所示。
从表1可以看出,自来水配料发酵与氨溶液配料发酵比较,后者的乙醇度要低于前者,说明在氨氮浓度为476 mg/L 时,氨氮影响了乙醇发酵中酵母的代谢,使得乙醇产率降低。
氨溶液配料发酵与厌氧消化出水比较,两者乙醇度相当,说明厌氧消化出水中除了氨氮外,其他物质对乙醇发酵无影响。
另外,还可看出,配料水中氨氮还会增加甘油的产量。
上述实验结果表明高浓度氨氮会降低乙醇产量,因此,需详细研究氨氮对乙醇发酵的影响。
2.2 尿素对乙醇发酵的影响
在目前的乙醇生产过程,为加快酵母增殖和乙醇发酵速率,尿素被经常用来作为酵母生长的氮源,且尿素的添加量取决于酵母种类和原料类型。
笔者研究了0～1100 mgl/L尿素浓度梯度对乙醇发酵的影响规律,结果发现尿素浓度为300 mg/L时,乙醇产量最大(见图1)。
如果按含氮量折算,300 mg/L的尿素相当于140 mg/L氨氮,这一结果和前面的最适浓度200 mg/L并不一致,这是因为酵母对尿素和氨氮的代谢途径不同,因此简单地从氮的浓度衡量两者对乙醇发酵的影响。
2.3 中温厌氧消化出水中氨氮对乙醇发酵的影响
采用空气吹脱的方法制备氨氮浓度100～500 mg/L的厌氧消化出水进行配料发酵试验,结果表明,在厌氧消化出水中氨氮浓度为300
mg/L时,乙醇发酵浓度最高。
和图2最适氨氮浓度200 mg/L的实验结果比较,乙醇发酵对厌氧消化出水中的氨氮浓度需求提高了100 mg/L,这可能和厌氧消化出水中含有其他杂质有关。
另一方面,相同浓度的乙醇产量,同样也可在尿素浓度为300 mg/L的发酵中获得。
因此,当厌氧消化出水中的氨氮浓度为300 mg/L时,可以完全代替尿素作为发酵的氮源。
而当厌氧消化出水中的氨氮浓度高于300 mg/L时,需要采取技术手段脱除多余部分氨氮。
中温厌氧出水回用,意味着可以节约300 mg/L的尿素,按照吨乙醇需要发酵液8m3计算,吨乙醇可节约2.4 kg,经济效益显著。
4 结论
当氨氮浓度控制在一定水平,厌氧消化出水可回用与玉米乙醇发酵,而对发酵不产生负面影响。
而且,氨氮可取代尿素作为酵母生长的氮源,从而降低了添加氮源增加的生产成本。
该工艺可降低玉米乙醇生产过程的能耗和水耗,同时实现零废水排放这一目标。