(4页)长链脂肪酸(油脂,脂肪酸)对厌氧微生物的抑制

油脂，脂肪酸，脂类

贺延龄—P86

2.长链脂肪酸（LCFA）

长链脂肪酸在厌氧过程中并不总能完全溶解，低的PH值和Ca2+能引起沉淀反应。此外，长链脂肪酸被吸附到厌氧污泥的表面（加入Ca2+沉淀LCFA——解毒）。

贺延龄——含脂类废水的厌氧处理

许多废水中含有脂肪类物质，这些物质在高速厌氧反应器中常因以下两种现象而破坏废水处理的稳定性：

污泥常被漂浮的油脂包裹而上浮，从而引起污泥流失

长链脂肪酸的毒性较强，常引起严重的抑制

以含动植物油脂为原料的工业废水含有的脂肪类物质主要有长链脂肪酸（LCFA）和直链的多元醇（甘油三酸脂，磷脂等）和它们的降解产物。这些脂肪类物质是可以生物降解的，但它们会使厌氧和好氧生物处理产生许多问题。

纺织工业废水（以棉花为原料）则含有蜡以及环状醇与带有分支的链状脂肪酸所成的酸，因此较难生物降解。

因为脂类在厌氧反应器中（或者其他生物处理系统中）降解很慢，需要相当长的停留时间，且容易上浮。

简单的物化方法不能去除废水中乳化了的脂类物质，因此，在应用物理方法（重力分离，上浮，过滤）处理后仍会有大量脂类存在于废水中。

脂类在厌氧处理过程中可分为三阶段：（1）脂的分解，即长链脂肪酸和醇之间的酯键断裂，从而将脂类分解为长链脂肪酸（LCFA）和多元醇（2）LCFA和醇的降解，其结果产生乙酸，CO2和氢气（3）将乙酸，CO2和氢气转化为甲烷的甲烷化。

脂的分解通常不是厌氧处理中限速的一步。整个厌氧过程中主要受LCFA降解或者这些脂肪酸的溶解与传质的制约。LCFA并不总能完全溶解，在较低PH值或含ca2+环境中它容易沉淀。它也不易于被吸附到污泥的表面。

LCFA对微生物有毒，特别是对革兰氏阳性菌有毒。革兰氏阴性菌的细胞壁含有的脂多糖则在一定程度上对细胞起保护作用。革兰氏阳性菌则对LCFA特别敏感。因为大多数产甲烷菌的细胞壁组成与革兰氏阳性菌类似，所以产甲烷对LCFA是相当敏感的。

带有12-14个碳原子的饱和脂肪酸和带有18个碳的不饱和脂肪酸通常被认为是抑制性是最强的。不饱和脂肪酸的毒性随着双键数目增加，而且他们的顺式结构比与之对应的反式异构体毒性更强。

大多数研究者认为LCFA抑制微生物生长的机理是由于（1）LCFA改变细胞膜的通透性（2）LCFA影响细胞壁的表面张力从而影响细胞的分裂（3）不确定的化学过程的影响。

尽管LCFA的降解很缓慢，但它能够在厌氧条件下降解，一旦这种降解发生，LCFA的毒性会减轻。妨碍LCFA降解的因素会增加LCFA的抑制作用，例如乙酸加入LCFA废水中即会发生这种情况。加入反应器的废水应当尽快混合，这样一方面降低浓度过大的危险，一方面促进其降解。

据研究，过高的LCFA浓度将会使厌氧菌死亡。一旦污泥活力降低太严重，可使得系统因出现酸化而运行失败，则反应器中的污泥应当全部更换，否则需要几个月恢复其原有活力。克服LCFA的抑制作用及污泥上浮和洗出将是厌氧处理含脂类废水的关键所在。

1.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)

21513长链脂肪酸

长链脂肪酸(LCFAs)抑制产甲烷菌主要是由于产甲烷菌的细胞壁与革兰氏阳性菌很相似。LCFAs会吸附在其细胞壁或细胞膜上,干扰其运输或防御功能,从而导致抑制作用[27]。LCFAs对生物质的表层吸附还会使活性污泥悬浮起来,导致活性污泥被冲走。在UASB反应器中,LCFAs导致污泥悬浮的浓度要远低于其毒性浓度[28]。通过驯化可以提高生物膜对

油酸盐的耐受性和生物降解能力。由于LCFAs可与钙盐形成不溶性盐,所以加入钙盐也可以降低LCFAs的抑制作用,但还是不能解决污泥悬浮的问题[29]。

长链脂肪酸对厌氧消化产沼的抑制作用研究进展

赵芳1，2，李江华1，董滨1*，何群彪1，戴玲玲1，戴晓虎1

(1．同济大学环境科学与工程学院，上海200092;2．宁波轨道交通集团，浙江宁波315000)

1LCFA降解过程及抑制机理探讨

废水废物中的脂质和油脂通常由中性脂肪和LCFA组成。在厌氧消化过程中，中性脂肪在水解菌和酸性菌分泌的脂肪酶作用下很快转化为LCFA和甘油。甘油被分解为各种醇类、VFA和甲酸，而LCFA通过同型产乙酸菌的β-氧化作用，进一步转换为乙酸和氢，最终乙酸和氢在产甲烷菌作用下转化为甲烷、二氧化碳和水

［6－8］。LCFA溶解性较低，因此β-氧化速率缓慢，此阶段是LCFA降解过程中的限速步骤［9］。

当LCFA吸附至微生物的细胞壁或细胞膜上［12－13］，致使细胞膜堵塞，影响细胞的运输或保护功能，此外，LCFA吸附至厌氧微生物表面，LCFA和微生物细胞膜之间的表面张力增强，使LCFA表面活性加强，对微生物的抑制作用也相应加强，大幅度改变细胞膜的流动性和渗透性，由此导致大量细菌细胞解体，从而对厌氧微生物表现出抑制作用，最终使得系统运行失败［14－15］。

2LCFA抑制作用的影响因素

2．1LCFA的种类和浓度

2．1．1种类。长链脂肪酸是指碳链中碳原子个数超过12的脂肪酸酸，LCFA中碳原子个数多为偶数。碳原子数为16和18的LCFA在各类废水废物中最为常见，如油酸(C18:1)、亚麻酸(C18:2)、硬脂酸(C18: 0)和肉豆蔻酸(C14:0)等，它们之间的区别表现在烃链长度、不饱和度和双键的位置［20。按饱和度进行分类，LCFA可分为饱和LCFA(SLCFA)和不饱和LCFA(ULCFA)，常见的SLCFA有月桂酸(C12:0)、肉豆蔻酸、棕榈酸(C16:0)及硬脂酸等，ULCFA包括油酸、亚麻酸、α-亚麻酸(C18:2)及棕榈油酸(C16: 1)等。

，如棕榈酸和硬脂酸在屠宰场废水中大量存在。亚麻酸在食用油废水中含量极高。

LCFA分子由非极性的碳氢链和极性的羧基基团组成，因此含有疏水和亲水两部分，其中碳氢链占分子体积的极大部分，因而就分子总体来说是疏水而脂溶性的，但分子中存在极性基团，所以分子仍可为水所浸润。这对于LCFA被微生物氧化降解至关重要，因为任何物质被微生物分解的第1步是被微生物粘附。

2．1．2抑制浓度。

LCFA的烃链长度及不饱和度的差异使得不同种类的LCFA对厌氧微生物的抑制程度不同。

对于纯物质，LCFA的表观活化能随C原子数的增加而增大;二元混合物，随着LCFA百分含量的增大，固液相变过程的活化能随之升高，而LCFA表观活化能越大，LCFA和微生物之间的界面张力越大，使得LCFA对微生物细胞细胞膜的毒害性越强，因此，烃链较长的及不饱和的LCFA对厌氧微生物的抑制程度大于烃链较短的及饱和的LCFA。。可见对于厌氧微生物的抑制程度由大至小依次为亚麻酸＞油酸＞硬脂酸＞棕榈酸，表明随着烃链长度的增加，LCFA抑制作用逐渐增强，而烃链长度相同时LCFA的抑制作用主要与不饱和度相关，烃链越长，不饱和度越大，LCFA的抑制作用越强。