产酸菌与产甲烷菌之间的相互关系
简述沼气发酵三阶段及相互关系。
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
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
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。
谈有机废水厌氧生物两相厌氧处理系统
段 的二 大类 作用细 菌 ，即产 酸菌 和产 甲烷 菌对环 境条 件有着 不 同 的要 求。 ‘ 般情 况 卜， 产 甲烷 阶段是整个厌氧 消化的控制 阶段 。 为了使厌氧 消 化过程 完整 的进 行就必 须首先满 足产 甲烷 相细菌 的生长条 件 ， 如 维持 定 的温 度 、 增加 反应时 间， 特 别是对 难 降解或 有 毒废水 需要 长时 间 的驯 化才能适 应。传 统的厌氧消化 Ｔ艺把产酸和产 甲烷菌这两 大类菌群置于 个反应器 内， 不 利 于 充 分 发 挥 各 自的 优 势 。
酸细 菌和产 甲垸细 菌足共 生互营菌 ， 因 而 把 产 氢 产 乙酸 细 菌 和 产 甲 炕 细
１ ． 两棚工艺适合 于处理富含碳水化 合物 的有机氮含量较低 的高浓 度废水 。如制糖 、 酿 酒、 淀粉 、 柠檬酸 等工业废水 。在单相厌氧反应器 中， 产酸菌和产 甲烷菌存 总体数 量 卜 相当 。仍 两者生长繁殖 速度相 差较大 ， 通 常有机酸 的产 生速率是 甲烷产 牛速率的１ ４ 倍 。所以当用单相厌氧 工艺 处理富含碳水 化合物 而有机氮含 量较低 的废 水时， 一 旦负荷率 升高 ， 由 于 碳水化 合物 转化 为有机酸 的速 率很快 ， 一部分有机酸 不能及 时被产 甲 烷 菌代 谢而 出现 积累，同时废水 由于有机氮含量 低而使 自身缓 冲能 很 弱， 故消化液 的ｐ Ｈ值 Ｆ降， 对产 甲垸菌产 生抑制作用 ， 导致产 甲垸作用 不 正 常甚 至破坏 ， 即所谓 的酸败 现象 ， 并 由 于 产 酸 和 产 甲 烷 反 在 『 司… 反 应 器中进 行， 酸败 往往 不易及 时发现 ； 其次 ， 一旦 反应器 发生 酸败现 象 ， 恢 复正常运行需要较 长的时间 。但 是， 在两相厌氧工艺 中， 产酸和产 甲烷 反 应分开 在两个 反应器 巾进行 ， 一 旦负荷 率升 高， 产酸 器 ｆ ＝ Ｈ水 的有机酸 浓度较 高、 ｐ Ｈ值低时 ，就 可以在产 甲垸器外通过加 大产 甲垸器 出水回流 量甚至 短时间 内投加碱 性药剂来将ｐ Ｈ值 调高， 同时稀 释酸相 水的有机 酸浓度 ， 从 而减轻 甲烷菌 的抑制 ， 不致于 引起产 甲垸器发生酸败 现象 。 ２ ．适合 处理仃毒工业废水 。在 以工业废水作为处理对象 时， 废水 中 可能含 有硫酸 盐、 苯 甲酸 、 氰、 酚、 重金 属、 吲哚 、 萘 等对产 甲垸 菌有 毒害 作用 的物 质 。这 些废水直接 进入单相厌 氧反应器 时， 将对产 甲烷菌产 生 毒性， 从 而 抑 制 产 甲垸 作 用 。但 在 两相 厌 氧 工 艺 Ｌ １ ｌ ， 废 水 进 入 产 酸 反 应 器 后， 很 多种类 的， 酸 菌能 改变毒物 的结 构或将 其分解 ， 使 毒性 减弱 甚至 消失。如产酸 反应的产物Ｈ ２ Ｓ ￣ ４以与废水 中的重金属离子 形成不溶性 的 金属硫化物沉 淀 ， 解 除重金属 离子对产 甲垸菌的毒 害作 用 。经 过产酸 器 预 处理的酸化液 再进 入产 甲烷 器就 能进行正常的产 甲烷 反应 。 ３ ． 适 合处理高浓度悬浮 固体的有机废水 。 些工业有机废水含 有 较 高浓度 的 固体悬浮 物， 直接 用常 规 的高效厌 氧反应 器 ， 如厌氧 滤器 和 升 流式厌氧污泥床 反应器就难 以处理。废水 中较 多的悬浮物质常 引起 厌 氧 滤器 的堵塞 ； Ｕ ＡＳ Ｂ可 以允 许进水 叶 １ 带仃一定量 的悬浮物质 ， 但当污 泥 床 中积 累起大 量的原废 水 中的悬浮物 时 ， 颗粒污 泥 的凝聚 、 沉淀 性能 恶
水污染控制工程第15章答案
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。
7 厌氧生物处理
二、厌氧生物处理的基本原理
5、产甲烷阶段
理论产生甲烷量：
1、糖类、脂类和蛋白质等有机物经过厌氧消化能转化为 甲烷和CO2等气体，这样的混合气体统称为沼气；产生 沼气的数量和成分取决于被消化的有机物的化学组成， 一般可以用下式进行估算：
4、产氢产乙酸阶段
主要微生物： 产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌 产物：乙酸、甲烷、CO2、H2
二、厌氧生物处理的基本原理
5、产甲烷阶段
主要微生物：产甲烷菌
产物：甲烷
特征：细胞的增殖很少，（甲烷细菌不繁殖，数量少，
消化时间长）；食物不足；产生能量仅为好氧1/20-1/30。
反应方程式：
在厌氧消化产甲烷菌时：
离。
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二、厌氧生物处理的基本原理
1、复杂有机物的厌氧降解过程
传统观念－－两阶段理论
•酸性发酵阶段——柠檬酸、乳酸、醋酸、脂肪酸等； •稳定发酵阶段（产气阶段）——甲烷和CO2
•发酵：指氢供体和受氢体都是有机化合物的生物氧化作用。
•产生有还原性的有机物；
• CH3COCOOH→2CO2+CH3CHO • 2CH3COOH→2CH4+2CO2
3）接触的作用：提高传质速率，厌氧污泥与介质间的液 膜厚度，布水系统。
三、厌氧微生物生态学
2、影响甲烷细菌的主要生态因子
生物固体停留时间（污泥龄）与负荷
1） 停留时间 θc=Mr/Фe
其中：Mr－－ 消化池内总生物量 Фe=Me/t －－消化池每日排出的生物量； Me－－－排出的生物总量， t－－－排泥时间
行降解或部分降解；对于某些含有难降解有机物的废水， 利用厌氧工艺进行处理可以获得更好的处理效果。
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。
环境工程微生物单选题
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
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。
化粪池产生的厌氧反应原理
化粪池产生的厌氧反应原理化粪池是一种用于储存和处理人类和动物粪便的设备。
其基本原理是利用厌氧反应将有机物分解为更简单的化合物，并最终产生沼气和稳定的有机肥料。
化粪池通常由一个密封的容器组成，分为两个区域：上部是油脂和固体物质的沉淀区，下部是厌氧消化区，包含大量的沉积物和微生物。
厌氧消化区中有两种主要的微生物参与反应：产酸菌和产甲烷菌。
初始阶段，产酸菌分解有机物质，产生挥发性有机酸，如醋酸、丙酸和丁酸等。
这些有机酸降低了化粪池中的pH值，创造了酸性环境。
然后，产酸菌进一步分解有机物质，产生氢气，同时产甲烷菌也开始参与反应。
氢气是产甲烷菌的一种主要能源，产甲烷菌能够利用氢气和二氧化碳生成甲烷气体。
这些甲烷菌也被称为甲烷原核生物，它们是一类厌氧古菌，属于一种古老的微生物类群，主要生活在缺氧的环境中，如沼泽和化粪池中。
随着时间的推移，产酸菌和产甲烷菌的相互作用导致了有机物质的进一步分解，并产生了大量的甲烷气体。
这是由于产酸菌分解有机物质产生的挥发性有机酸和产甲烷菌产生的甲烷气体一起，对化粪池内部气体压力的上升。
同时，在厌氧消化的过程中，有机物质也逐渐分解为更简单和易于吸收的化合物，如水、二氧化碳和氨气等。
这些化合物可以被土壤中的植物吸收，从而提供了一种有效的肥料来源。
除了甲烷气体的产生，化粪池还会产生沼渣。
在化粪池里，沉积物经过一段时间的降解和沉淀，形成一层稠密的污泥状物质，被称为沼渣。
沼渣含有大量的有机质和微生物，具有优良的肥料特性，可以应用于农业生产中。
总而言之，化粪池通过厌氧反应机制，将人类和动物粪便中的有机物质分解为甲烷气体和稳定的有机肥料。
这种处理方式不仅可以有效地解决粪便的收集和处理问题，还能够产生可再生能源和农业肥料，对环境保护和农业发展起到了积极的促进作用。
产氢产乙酸菌与产甲烷菌的关系
产氢产乙酸菌与产甲烷菌的关系在大自然的大家庭里，微生物们的生活可真是精彩纷呈，尤其是那些产氢的细菌和产甲烷的细菌。
哎呀，这两个小家伙的关系简直像是一对欢喜冤家。
产氢菌，就像那个爱开玩笑的朋友，时不时地就来点惊喜，把氢气释放出来。
而产甲烷菌呢，就像是那个喜欢收集宝贝的家伙，专门把氢气转化成甲烷，搞得整个生态环境都热闹非凡。
说到这，咱们得先了解产氢菌。
它们的工作简直是“发氢机器”。
这小子在分解有机物的时候，像个拼命三郎，气势汹汹地把氢气给放出来。
就好比你在厨房里煮东西，水开了，蒸汽四溅，那滋味可真让人感觉到生活的热气腾腾。
这些产氢菌在厌氧环境中发光发热，简直就是一群微小的化学家，调皮得很。
再说说产甲烷菌。
这小子可有意思了，它们就像是个能工巧匠，把产氢菌放出来的氢气当成原料，开始忙活起来。
你想啊，没了它们，产氢菌的氢气就没有地方去，干等着也是没意思。
于是，产甲烷菌就像一位贴心的朋友，接过氢气，制造出甲烷，顺便把环境搞得热热闹闹，真是别有一番风味。
这俩小家伙到底是什么关系呢？可以说是相辅相成，缺一不可。
产氢菌释放的氢气，正好被产甲烷菌利用，形成了一个“你来我往”的生态循环。
它们的合作关系就像是一场双人舞，一起翩翩起舞，和谐又默契。
就拿废水处理来说吧，很多时候，废水里可有不少有机物，产氢菌在这方面可是大展拳脚，它们把这些有机物拆得七零八落，氢气哗哗冒出来。
这时候，产甲烷菌就像是那位赶到派对的舞者，迅速上场，抓住氢气，把它转化成甲烷，简直是一拍即合。
不过，咱们也得注意，这俩家伙可不是一味合作。
环境条件不太妙，比如温度太高，或者pH值不合适，产氢菌的表现可能就不那么给力。
产甲烷菌可不喜欢这种情况，没了氢气，它们的“舞会”可就没法继续。
就像一场派对，酒水不够，大家都没劲。
这个时候，双方的关系就会受到影响，生态平衡可就乱了套。
说到这里，可能有人会问，这种关系对我们人类有什么用呢？哦，别急！产氢和产甲烷在能源开发方面可是大有作为。
污水处理中的厌氧消化与沼气发酵技术
降低处理成本
厌氧消化与沼气发酵技术能够 降低污水处理成本，提高污水
处理效率。
02 厌氧消化过程
厌氧消化微生物
1 2
产酸菌
将大分子有机物转化为小分子有机酸和醇类。
产甲烷菌
将小分子有机物转化为甲烷和二氧化碳。
3
共生的厌氧消化微生物群落
产酸菌和产甲烷菌在厌氧消化过程中相互依存、 协同作用。
厌氧消化反应机制
沼气发酵的最佳pH值范围为6.5-7.5，过高 或过低的pH值都会抑制微生物的生长。
有机物浓度
氧气含量
有机物浓度过高或过低都会影响发酵效率 ，适宜的有机物浓度范围为2%-10%。
厌氧消化过程中，氧气含量应严格控制， 以避免对厌氧菌造成不利影响。
04 厌氧消化与沼气发酵技术 的应用
城市污水处理
城市污水处理是厌氧消化与沼气发酵技术的重要应用领域之 一。通过厌氧消化工艺，城市污水中的有机物在厌氧菌的作 用下被分解为沼气和污泥，实现了污水的减量化和资源化。
有机负荷率
有机负荷率过高或过低都会影响厌氧 消化效果，需要根据实际情况进行调 控。
营养物质
厌氧消化微生物需要适量的氮、磷等 营养物质，缺乏这些营养物质会影响 厌氧消化效果。
03 沼气发酵过程
沼气发酵微生物
01
02
03
厌氧菌
在无氧环境中生存，将有 机物转化为沼气的微生物 。
产酸菌
将大分子有机物分解为小 分子有机酸，为产甲烷菌 提供营养。
污水处理中的厌氧消 化与沼气发酵技术
汇报人：可编辑 2024-01-04
目录
CONTENTS
• 厌氧消化与沼气发酵技术概述 • 厌氧消化过程 • 沼气发酵过程 • 厌氧消化与沼气发酵技术的应用 • 厌氧消化与沼气发酵技术的挑战与前景
北京林业大学2023年817环境工程微生物学考研真题(回忆版)
北京林业大学2023年817环境工程微生物学考研真题（回忆版）
一，填空20分
1．给一个微生物说出属名
2．放线菌菌丝包括营养菌丝、气生菌丝、孢子丝
3．细菌中生成蛋白质的部位是（）
4．基因重组包括接合、（）、（）
5．1molFADH2反应产生（）molATP
6．A TP生成方式：氧化磷酸化、底物水平磷酸化、光和磷酸化
7．土壤中微生物种类最多的是（细菌）
二，选择28分
8．下列属于原核微生物的是（放线菌）
9．下列细菌中能指示活性污泥生长状况差的是
10．不属于病毒结构的是（芽孢）
11．厌氧氨氧化细菌属于什么类型
12．下列不能用于代谢的是（A发酵B无氧呼吸C固氮D光有氧呼吸）13．产酸菌产甲烷菌的关系
三，简答40分
18．细胞中储能的内涵颗粒有哪些
19．PH对酶促反应速率的影响
20．影响革兰氏染色结果的影响因素有哪些
21．引起活性污泥膨胀的原因
22．病毒侵染宿主细胞的过程
四，论述50分
23．微生物在碳循环中的作用，以及对碳达峰碳中和的指导作用24．活性污泥的生长曲线以及其在指导废水污染处理中的作用五，实验20分
25．设计实验从盐碱土中分离纯化土著微生物。
在厌氧消化过程中不产甲烷微生物的特征
在厌氧消化过程中不产甲烷微生物的特征
不产甲烷菌
能将复杂的大分子有机物变成简单的小分子量的物质.它们的种类繁多,根据作用基质来分,有纤维分解菌、半纤维分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌和一些特殊的细菌,如产氢菌、产乙酸菌等.
生态学作用
主要是相互依赖又相互制约,构成一条食物链.表现如下：
1、不产甲烷菌（产酸菌）为产甲烷菌提供食物.
2、不产甲烷菌（产酸菌）为产甲烷菌创造适宜的厌氧环境.
3、不产甲烷菌（产酸菌）为产甲烷菌清除毒素.
4、产甲烷菌为不产甲烷菌（产酸菌）清除代谢废物解除反馈抑制.
5、不产甲烷菌（产酸菌）为产甲烷菌共同维持发酵环境PH值.。
水污染控制工程复习题
一、填空题：1、污水处理产生的沼气一般由甲烷、二氧化碳和其它微量气体组成。
2、测定废水中有机污染物数量的指标，目前常用的有生物化学需氧量和化学需氧量两种。
前者用BOD来表示，后者用COD来表示。
3、污水处理厂设置调节池的目的主要是调节污水中的水量和水质。
4、细菌是活性污泥在组成和净化功能上的中心，是微生物中最主要的成分。
5、SV30的体积越小，污泥沉降性能越好。
6、良好的活性污泥和充足的氧气是活性污泥法正常运行的必要条件。
7、BOD5和COD是废水生物处理过程中常用的两个的水质指标，用BOD5/COD值评价废水的可特殊化性是广泛采用的一种最为简易的方法。
在一般情况下，BOD5/COD值愈大，说明废水可生物处理性愈好。
8、SVI是衡量污泥沉降性能的指标。
经过重力浓缩处理后，污泥的含水率可从98%～99%降低到95%～96%左右，体积也相应减少2～3倍。
9、影响微生物的因素主要有微生物的营养、温度、pH值、溶解氧和有毒物质。
10、好氧分解代谢过程中，有机物的分解比较彻底，最终产物是含能量最低的CO2和H2O。
11、根据微生物对氧的要求，可分为好氧微生物、厌氧微生物及兼性微生物。
12、污泥浓缩的方法主要有重力沉降浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法，目前以重力浓缩法使用较为普遍。
13、废水处理方法主要有：物理处理法，化学处理法，生物处理法。
14、测定废水中有机污染物数量的指标，目前常用的有生物化学需氧量和化学需氧量两种。
前者用BOD来表示，后者用COD来表示。
15、污水处理厂设置调节池的目的主要是调节污水中的水量和水质。
16、在吸附过程中，温度越低，对吸附越有利，吸附剂比表面积越大，吸附能力越强。
17、Fenton 试剂由亚铁盐和过氧化氢组成，在一定条件下，在Fe2+ 的催化作用下，过氧化氢会分解产生·OH ，引发链式反应。
18、一定量的树脂所具有的活性基团或可交换离子的总数量，叫做树脂的全交换容量。
产酸菌与产甲烷菌之间的相互关系
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｡。
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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｡。