厌氧消化过程氨氮抑制解除方法研究
氨氮对厌氧菌的抑制作用 Microsoft Word 文档
氨氮对厌氧菌的抑制作用在进水COD的质量浓度为7000mg/L，有机负荷为48kg［COD］/（m3·d），水力停留时间为3．5h，回流比为12，水力上升流速为3．38m/h 的条件下，当氨氮的质量浓度小于200mg/L 时，对厌氧反应器中的微生物有刺激作用；当氨氮的质量浓度在200～500mg/L 时，氨氮浓度的增加对微生物无不利影响，反应器趋于稳定状态，COD去除率为96%左右；当氨氮的质量浓度在500～2 000 mg/L 时，氨氮浓度的变化会对微生物产生短暂的抑制作用，但经过短期的驯化之后即可恢复到原来的状态，此阶段系统运行不稳定；氨氮的质量浓度大于2000mg/L 时，则有明显的抑制作用；氨氮的质量浓度达到2736mg/L时，产气量降为47．59L/d，为初始产气量的一半，挥发性有机酸的质量浓度急剧升高至265mg/L，系统出现明显的酸化现象。
整个试验过程中，碱度、pH值以及SS随着氨氮浓度的增加稍有增加，但pH值变化不大，基本维持在6．8～7．5。
厌氧条件下，高浓度蛋白质和氨基酸废水降解将会产生高浓度的氨氮。
氨氮对厌氧菌的厌氧消化过程是有毒的，将会减少厌氧消化的效率和干扰厌氧消化过程。
国外许多学者研究了氨氮浓度对厌氧消化过程中厌氧微生物的影响。
Koster等研究了氨氮的质量浓度在0．68～2．60g/L 时，氨氮浓度对污泥产甲烷活性的影响，发现当氨氮的质量浓度在1． 60 ～1．70 g/L 时，污泥的产甲烷活性急剧降低。
EGSB反应器是在UASB反应器基础上发展起来的第3代厌氧反应器。
它采用较大的高径比，相比第2代厌氧反应器，占地面积更小，投资更省，并采用了出水回流，增强了传质过程，在处理低温低浓度的污水以及高浓度或有毒性工业废水方面有着其它厌氧反应器所不可比拟的优势。
目前，EGSB反应器主要集中在低温低浓度废水、含硫酸盐废水以及有毒、难降解有机废水的治理与研究。
但是，对于含氨氮废水的研究，国内外鲜有报道，如何有效地处理高浓度氨氮废水，预防工程应用中出现不可估量的损失，有必要对EGSB 处理高浓度有机废水的过程中氨氮浓度对运行效果影响进行研究，为工程实践提供宝贵的试验数据。
厌氧消化工艺的氨抑制现象
厌氧消化工艺的氨抑制现象金仁村;黄冠男;马春;阳广凤【摘要】对厌氧消化工艺氨抑制的相关研究进展作了综述,对氨抑制的机制进行了剖析,对其影响因素进行了总结,并提出了工程对策.结果表明,由于所用接种污泥、废物成分、试验条件和方法各不相同,氨抑制效应也各异.微生物驯化以及在厌氧消化前采取多种方法,可促成氨的去除或与其他毒物相互抵消毒性,从而显著改善废物处理的效率.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2010(030)004【总页数】4页(P9-12)【关键词】厌氧消化;氨抑制;废水处理;农业废物;工业废物【作者】金仁村;黄冠男;马春;阳广凤【作者单位】杭州师范大学环境科学系,浙江杭州,310036;杭州师范大学环境科学系,浙江杭州,310036;杭州师范大学环境科学系,浙江杭州,310036;杭州师范大学环境科学系,浙江杭州,310036【正文语种】中文【中图分类】X703.1厌氧消化过程包括厌氧微生物作用下有机废物的降解和稳定化，同时伴随着沼气的产生和生物量的增大〔1〕。
厌氧消化具有低剩余污泥产量、低能源消耗、可回收能源等优点〔2〕。
而废物中存在的大量抑制性物质是厌氧反应器运行失败的重要致因。
这些物质主要包括氨、硫化物、金属元素和有机物等。
笔者主要从氨的来源、抑制机理、影响因素和抑制调控对策等方面探讨氨抑制作用，为氨抑制的减缓乃至消除提供可行的途径，以保证厌氧消化的顺利进行。
氨一般从含氮物质的生物降解中产生，主要存在形式为蛋白质和尿素。
有机质厌氧生物降解产生氨的量可由式（1）化学计量关系求得〔3〕：一些氨抑制的机制已被提出，比如细胞内pH的改变，维持能的增加和一些酶反应的抑制〔4〕。
氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）是水溶液中总氨氮（TAN）的主要存在形态。
游离氨是产生抑制的主要成因，因为它能自由透过细胞膜〔5〕。
疏水的氨分子能以被动扩散的方式进入细胞，导致质子的不平衡和钾的缺乏〔6〕。
在四类厌氧微生物中，产甲烷菌对氨的耐受性最差，受氨抑制时最有可能停止生长〔7〕。
厌氧消化过程氨抑制研究进展
体系中高浓度氨氮可以直接抑制微生物活性"这 往往是导致厌氧消化反应器失效的首要原因& 研究 表明"处理低氨氮浓度废水的厌氧消化反应器对系统 中高氨氮浓度常具有更好的适应性& 通过逐步提高 体系氨氮水平"对 厌 氧 消 化 体 系 微 生 物 进 行 驯 化" 可 以提高产甲烷微生物种群对氨氮的耐受程度"是一种 有效且经济的方式& :/5>8*8G18G 等 ’#%( 通过对系统 中 微生物长达 #E’ 天的驯化"最终实现体系在高氨氮浓 度下产气量达到 %" ?IJB! j@$ & @>GB和 I1>’#’( 的 研 究结 果表明 "尽管 在 高 氨 氮 驯 化 下" 体 系 中 产 甲 烷 菌 整体的活性下降"但其对氨氮及 4=变化的耐受性得 到了强化& Q,5等 ’#&( 通 过 原 位 逐 步 进 行 氨 耐 受 能 力 驯化"最终实现 厌氧消化 反 应 器 在 体 系 总 氨 氮 达 到 ’ #HE ?BJI时依旧正常有效地运行&
LNJL6L8L@N7>78=K7
消化基质
有机垃圾 ’"’( 合成废水 ’D( 猪粪 ’"E( 合成废水 ’"(( 脱脂奶粉 ’E(
总氨氮浓度 J游离氨浓度 J ! ?B-Ia"$ ! ?B-Ia"$ 抑 制 状 态
直接种间电子传递对缓解厌氧消化抑制效应的研究进展
第36卷第24期农业工程学报 V ol.36 No.242020年12月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Dec. 2020 227 直接种间电子传递对缓解厌氧消化抑制效应的研究进展司哺春1，刘凯强1，林新宇1，刘志丹1，杨改秀2，张源辉1,3（1. 中国农业大学水利与土木工程学院农业农村部设施农业工程重点实验室，环境增值能源实验室，北京 100083；2. 中国科学院广州能源研究所，广州 510640；3. 美国伊利诺伊大学香槟校区农业与生物工程系伊利诺伊 IL61801）摘要：厌氧消化是将生物质废弃物进行资源化利用的有效途径之一。
然而，复杂的原料性质以及反应器高负荷的运行条件会使厌氧消化过程产生多种抑制效应，易导致反应器运行不稳定，产气效率低等问题。
因此，提升厌氧消化反应器运行性能、减缓抑制效应成为当前的研究热点。
区别于以氢气和甲酸为媒介的间接种间电子传递（Mediated Interspecies Electron Transfer，MIET）过程，微生物间的直接种间电子传递（Direct Interspecies Electron Transfer，DIET）能够在菌群间直接进行电子转移，传递效率更高。
DIET的建立有助于强化厌氧反应的稳定性，提高反应效率，减缓抑制效应。
基于此，该文总结了DIET的研究进展，分析了主要的种间电子传递机制，探讨了DIET对不同类型抑制效应的缓解作用，归纳了DIET潜在微生物的富集效果；在此基础上展望了DIET在减缓厌氧消化抑制效应方面的重点研究方向和应用前景。
关键词：发酵；反硝化；抑制效应；微生物群落；导电材料；直接种间电子传递doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.027中图分类号：S2 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2020)-24-0227-09司哺春，刘凯强，林新宇，等. 直接种间电子传递对缓解厌氧消化抑制效应的研究进展[J]. 农业工程学报，2020，36(24)：227-235. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.027 Si Buchun, Liu Kaiqiang, Lin Xinyu, et al. Research progress of the relief of anaerobic digestion inhibitions based on direct interspecies electron transfer[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(24): 227-235. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.027 0 引 言据统计，世界范围内每年大约产生1 460亿t的生物质废物[1]。
厌氧消化过程中氨氮的抑制浓度和消除方法
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厌氧消化过程氨氮抑制解除方法
厌氧消化过程氨氮抑制解除方法有机废物厌氧消化过程中，特别是针对高氮原料（餐厨垃圾、粪便、食品加工废物等）而言，氨氮是一个十分重要的控制条件，在厌氧消化过程中，由于厌氧微生物的细胞增殖很少，因此只有很少量的氮被转化成为细胞物质，大部分可生物降解的有机氮都被还原为消化液中的氨氮，氨氮是微生物重要的氮源，并且在反应过程中能够中和厌氧消化产生的挥发性有机酸，对系统的pH具有缓冲作用，但若其浓度过高，将会影响微生物的活性、抑制甲烷菌的活性。
对于接触氨氮抑制的方法，目前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。
一、不同反应器类型解除氨氮抑制单相厌氧反应器和两相厌氧消化反应器所能承受的氨氮抑制浓度不同，对于单相反应系统而言，由于反应器中的液体是出于高度混合的状态，小生境容易遭到破坏，所以微生物极易受到高浓度物质的抑制；另外，混合完全的溶液会溶出更多的氮，所以单相反应器易受到氨氮的一直，而两相厌氧反应器是把水解酸化微生物和产乙酸产甲烷微生物分别放置于各自最优的生态环境中，最大程度的提高了系统的稳定性。
因此，两相消化系统对于氨氮抑制有更强的抵制作用。
对于两种反应器能承受的最大氨氮浓度，有研究表明，对于能够产生5g/L NH4+的固体废物进行厌氧消化研究，在单相反应器中，当有机负荷率达到4kgVSm³/d时，系统受到破坏，反应失败；而对于两相消化反应器而言，最大的有机负荷率可达到8kgVSm³/d，此时甲烷菌也未受到抑制。
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互相影响、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。
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，从而创造有利于不同细菌的生态环境。
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，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。
废水中氨的厌氧去除途径及机理研究
废水中氨的厌氧去除途径及机理研究废水中氨的厌氧去除途径及机理研究废水处理是保护环境和水资源的重要任务，而其中氨氮是一种常见的有机污染物。
传统处理方法中，氨氮通常通过硝化-硝化工艺去除，即将氨氮转化为硝酸盐氮，再通过反硝化还原为氮气。
然而，硝化-硝化工艺存在能量消耗高、气体排放等问题。
近年来，厌氧去除氨氮的方法受到科学家的关注，成为一种可行的替代方案。
氨氮的厌氧去除途径有多种，其中最常见的方式是厌氧氨氧化（Anammox）和部分硝化-反硝化（PNR）。
下面将详细介绍这两种去除氨氮的途径及其机理。
1. 厌氧氨氧化（Anammox）厌氧氨氧化是一种新兴的氨氮去除途径，通过一种特殊的菌株反应器（反应器内称为Anammox菌群）来进行。
这种菌株能够将氨氮直接转化为氮气，从而达到去除氨氮的目的。
它的主要反应式为：NH4+ + NO2- → N2 + 2H2O。
厌氧氨氧化的机理是通过Anammox菌株中的两种菌脱氮反应参与。
首先，厌氧氨氧化细菌氧化亚氮盐，生成亚氮酸盐。
然后，它们与氨氮反应，产生氮气。
整个过程需要维持一定的反应物比例，通常为1.3:1.6（NH4+:NO2-），并控制反应器内的温度、pH、DO（溶解氧）等因素。
2. 部分硝化-反硝化（PNR）部分硝化-反硝化是另一种厌氧去除氨氮的途径，通过湿法呼气法或CAS（环流式曝气槽）工艺进行。
PNR的优点是适用范围广，可以适应不同浓度和水质的废水处理。
其主要反应式为：NH4+ + 1.05O2 → 0.4NO3- + 0.71NO2- + 0.1N2。
PNR的机理是基于氨氧化细菌（AOB）和反硝化细菌（NOB）的共生反应。
首先，氨氧化细菌通过氨氧化作用将氨氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。
接下来，反硝化细菌在缺氧条件下将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气，并以其他有机物为电子捐体。
总结一下，废水中氨的厌氧去除途径及机理研究主要有厌氧氨氧化和部分硝化反硝化两种方法。
厌氧氨氧化通过Anammox菌株将氨氮直接转化为氮气，而部分硝化-反硝化则是通过氨氧化细菌和反硝化细菌的共同作用将氨氮转化为氮气。
污泥中温厌氧消化氨抑制探讨
石 家 庄 桥 东 污 水 处 理 厂 污 泥 处 理 为 中 温厌 氧 消 高 甲烷 菌 的耐 受程 度 变化 规律 尚无定 论 ． Ｃ ． Ｇ ａ ｌ ｌ ｅ ｒ ｔ Ｉ ］ 等 化， 反 应器 为 ６座 卵形 消 化池 。 单 池容 积 １ １ ５ ０ ０ｍ ， 污 证 明 了高 温 状态 下 系 统 对 Ｎ Ｈ 可 耐 受 的 质量 浓 度 至 泥液正 常运行 温度 为 （ ３ ５ ＋ ２ ） ｏ Ｃ ， 水力 停 留时 间为 ２ ０ ｄ ， 少 为 中温 的 ２倍 ： 同时 资 料ｌ ６ ｌ 显 示 在 高 质 量浓 度 氨 的 系统 采用 机 械搅 拌和 套管 式加 热 器加 热 。 运 行 过程 中 环 境 内操 作 。温 度从 ６ ０ 降至 ３ ７℃可 减轻 Ｎ Ｈ 的抑
Ｌｉ ｕ Ｃｈ ａ ｏ
厌 氧 消化 是 当前 废 物处 理 的 常见 工 艺 ． 包 括 有机 菌 的 活性 会 受到 严 重抑 制 ， 系 统稳 定性 和产 气 能力 开
废 物 在 厌 氧微 生 物作 用 下 的降 解 及稳 定 化ｌ １ ｌ ， 同 时伴 始 下降 。 蒋建 国 等证 明该 限值 在 ｌ ７ ０ ０ ｍｇ ／ Ｌ左 右 。 其 随着 生物 气 的产 生 和 生物 量 的增 大 ， 并 具有 低 剩 余 污 机 理 为 游 离 氨 可 自由透 过 细胞 膜 而 成 为微 生 物 降解 泥 产量 、 低 能耗 和可 回收 能源等优 点 。 但 往往 由于废水 的抑制 因素 ， 而厌 氧系 统 内 ４种类 型 厌 氧 菌群 中产 甲 水 质 不稳 定 ， 存在氨 、 硫化物 、 金 属元 素 等 大量 抑 制性 烷 菌 （ ＭＰ Ｂ） 最 易被抑 制 １ 。当系统 内 Ｎ Ｈ ４ ＋ 一 Ｎ 的质 量浓 物质， 会 抑制厌 氧 消化 过程甚 至 导致反 应器 运行 失败 。 度 达到 在 ４ ０ ５ １ ～５ ７ ３ ４ ｍｇ ／ Ｌ范 围时 ， 颗 粒 污 泥 中产 酸 笔 者 结 合 石 家 庄 桥 东 污 水 处 理 厂 某 中温厌 氧 消 化 池 菌 几乎 不受影 响 ， 而 ＭＰ Ｂ的失 活率 高达 ５ ６ ． ５％ｌ ４ ｌ 。
厌氧消化氨抑制研究综述
难 以 大范 围商业 化推 广 。其 中，氨就 是 一种 最 常 见 的抑 制 物 。高 浓 度氨氮 会对 厌氧 消化 产生抑 制 目前 国 内外 对氨 抑制 的 研 究 主要 集 中
于氨 抑制产 生机 理 、氨氮 浓 度 、厌氧 消化 的 ｐ Ｈ 和 温度 对 氨 抑 制 的 影响 、氨抑 制对 厌氧 微生物 群落 的影 响 、氨抑 制 的 预 防及 恢 复 。长 期 的研究取 得 了大量 的成 果 ，对 厌 氧 消化 工 艺维 护 有 指导 意 义 ，并 且对 预防 和控制 氨抑 制起 到 了积极 的作 用 。 ２ 厌 氧 消化氨 抑制 研究进 展
２ ．２ 温度 及 ｐ Ｈ 对氨抑 制的 影响
经过 驯化 后污 泥能 够耐 受更 高 的氨氮 浓 度 。采 用 空 气 吹脱 的方 法可 以 降低液 相 中氨氮 的浓度 ，减 轻 抑制 。另 外也 可 以选 择 两 相 的厌 氧 消化 反应 器来 减轻 氨抑 制 。还 报 道 了通 过调 节进 料 的 Ｃ ／ Ｎ比来 降低 氨 氮的抑 制程 度 。此外 还有 文献 报道 了通 过 投加 镁 盐 或正 磷 酸 盐来 降 低氨 氮浓度 ，氨 氮 以鸟粪 石 的形式 被 沉淀 析 出。有 研究 显 示 某 些 离 子也 可 以拮 抗氨 抑 制 ，如 钠离 子 、钙 离 子 、镁离 子 ，多种 离 子联 合 使用 要 比单独使 用 某种 离子 的效果 好 。
一
为 了提高 含 高 氨 氮 废 物 废 水 的产 气 量 ，对 接 种 污 泥 进 行 氨 驯 化 、采用 空气 吹脱 或 化学 沉 淀 等 都 是都 可 有 效 降 低 氨 的抑 制 作 用 。
用；其次 Ｎ Ｈ 是疏 水性分 子 ，容易通 过被 动扩散 作用进入 细胞 质 ，造 成钾缺乏并 引起 细 胞 内 质子 失 衡 。另 外 ，游离 氨 进 入 细胞 内转 变 为 Ｎ Ｈ ４ ，Ｎ Ｈ 在细胞 内积 累引起 ｐ Ｈ改变 ，从而对细胞产生毒害作用 。
餐厨垃圾厌氧消化过程氨氮抑制及缓解办法综述
的餐厨垃圾 固 相 C / N 为 10. 6 ~ 15. 6
,显著低于生
抑制作用比氢营养型产甲烷菌大,且乙酸营养型产甲烷
除油后的餐厨垃圾 在 较 高 有 机 负 荷 下 进 行 厌 氧 消 化
更敏 感,因 为 Methanosarcinaceae 在 高 FAN 条 件 下 也
[ 8]
积,最终导致系统崩溃。 本文对餐厨垃圾厌氧消化氨
和途径,对于餐厨垃圾厌氧消化的正常稳定运行具有重要 意 义。 通 过 文 献 调 研 阐 明 了 餐 厨 垃 圾 厌 氧 消 化 出 现 氨 氮 抑
制的微生物机理,总结了缓解氨氮抑制的相关方法,包括 提 高 物 料 C / N、运 行 参 数 优 化、氨 氮 去 除 和 微 生 物 驯 化,提 出
了未来缓解氨氮பைடு நூலகம்制的研究方向,为餐厨垃圾处理的实际工艺改进提供科学思路。
Therefore, feasible methods and possible pathways of alleviating ammonia inhibition was of great significance for the normal
and stable operation of anaerobic digesters treating food waste. In this paper, the ammonia inhibition mechanism of food waste
mg / L;T 为 热 力 学 温 度,K。 由 式 ( 2) 可 知:FAN 的 浓
1. 1 氨氮抑制微生物活性的原理
应器内甲烷产量大幅下降甚至不再产气
构会从乙酸营养型向互营乙酸发酵型转变 [ 12] 。
(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。
厌氧消化过程氨抑制解除技术研究进展
厌氧消化过程氨抑制解除技术研究进展王珅;田颖;刘阳生;徐期勇【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2015(000)005【摘要】厌氧消化在处理有机废物的同时可产生大量的甲烷资源，是能源可持续发展的重要处理技术。
作为微生物生长的营养物质之一，氨在厌氧消化过程中发挥重要作用，然而高浓度氨会抑制微生物活性，造成厌氧消化系统的失效。
在总结国内外研究进展的基础上，讨论了氨抑制的形成机理及氨对产甲烷菌的抑制作用，并分别从氨浓度和微生物两个角度总结了当前解除氨抑制的技术和方法，为厌氧消化的工程应用和进一步氨抑制研究提供参考和建议。
【总页数】6页(P10-14,15)【作者】王珅;田颖;刘阳生;徐期勇【作者单位】北京大学深圳研究生院环境与能源学院，聚硅酸盐复合环保材料工程实验室，广东深圳518055;北京大学深圳研究生院环境与能源学院，聚硅酸盐复合环保材料工程实验室，广东深圳518055;北京大学环境科学与工程学院，城市固体废物资源化技术与管理北京市重点实验室，北京100871;北京大学深圳研究生院环境与能源学院，聚硅酸盐复合环保材料工程实验室，广东深圳518055【正文语种】中文【中图分类】X703【相关文献】1.厌氧消化过程氨抑制研究进展 [J], 杜连柱;杨继东;张克强;梁军锋;崔文文2.厌氧消化过程抑制因素的研究进展 [J], 夏亚穆;常亮;王伟3.奶牛粪压榨液厌氧消化过程中氨和硫化氢抑制原位解除工艺研究 [J], 常誉尹;马诗淳;孙照勇;汤岳琴;木田建次4.高硫废水厌氧消化中硫酸盐抑制解除方法的研究 [J], 顾蕴璇;符征鸽;黄志龙5.厌氧消化过程中氨抑制及其调控策略 [J], 程寒; 荆肇乾; 张锺一; 汤慧俐因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
厌氧消化过程抑制因素的研究进展_夏亚穆
化学与生物工程2009,Vol.26N o.10Ch emistry &B ioengin eerin g5基金项目:山东省自然科学基金资助项目(Q 2006B02),兰州大学功能有机分子国家重点实验室开放基金资助项目(200708)收稿日期:2009-06-02作者简介:夏亚穆(1974-),男,甘肃天水人,副教授,主要从事生物活性物质的提取、分离、合成等研究与开发工作;通讯联系人:常亮。
E -mail:sheng clx @163.co m,x iay m@ 。
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)摘 要:厌氧消化是一种高效的废物处理方法。
但厌氧消化过程中经常出现诸如甲烷产量低、工序不稳定等问题,使得这项技术不能被广泛应用。
废弃物中种类繁多的抑制物质是导致厌氧消化不稳定或失败的主要原因。
概述了厌氧消化过程中经常出现的抑制因素的抑制机制和控制因子。
关键词:厌氧消化;抑制机制;控制因子;研究进展中图分类号:X 705 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2009)10-0005-041 前言废水厌氧生物处理法又称厌氧消化,是一种利用微生物自身的新陈代谢作用而实现有机废弃物处理的方法。
其机理是在厌氧细菌的作用下将废物中的有机物分解,最后产生甲烷和二氧化碳等气体。
厌氧消化过程可分四个阶段:(1)水解阶段:将不溶性大分子有机物分解为小分子水溶性的低脂肪酸;(2)酸化阶段:发酵细菌将水溶性低脂肪酸转化为H 2、CH 3COOH 、CH 3CH 2OH 等,酸化阶段料液pH 值迅速下降;(3)产氢产乙酸阶段:专性产氢产乙酸菌将还原性有机物氧化,生成H 2、H CO -3、CH 3COOH ;同型产乙酸细菌将H 2、H CO -3转化为CH 3COOH ,此阶段由于大量有机酸的分解导致pH 值上升;(4)甲烷化阶段:产甲烷菌将乙酸转化为CH 4和CO 2,利用H 2将CO 2还原成CH 4,或利用其它细菌产生的甲酸形成CH 4。
氨氮对厌氧氨氧化过程的抑制规律及调控策略
氨氮对厌氧氨氧化过程的抑制规律及调控策略袁砚;周正;林兴;王凡;李祥;顾澄伟;朱亮【摘要】氨氮是厌氧氨氧菌主要基质之一,但常常因浓度过高而产生脱氮速率不稳定,甚至微生物活性抑制的现象.为了有效避免氨氮对厌氧氨氧化菌活性的抑制,从抑制物形态、主要影响因素和抑制规律探讨了氨氮对厌氧氨氧化菌活性的影响及调控.结果表明,温度、pH值变化对氨氮、游离氨的形态及浓度变化产生重要影响.在恒定进水氨氮浓度500mg/L的情况下,将抑制状态下的pH值从7.9下降到7.3,经过44h运行厌氧氨氧化菌活性获得恢复.在不同进水氨氮浓度下,FA对厌氧氨氧菌活性的半抑制浓度不一样.半抑制浓度与抑制时间存在一定的曲线关系(y=732.38x-0.89).因此,恒定氨氮浓度的条件下,可以通过改变pH值避免FA对厌氧氨氧化菌活性的影响.在不同进水氨氮浓度下,除了考虑降低pH值,还可以通过缩短HRT来避免FA对厌氧氨氧化菌活性的影响.%NH4+-N was one of the important substrate for ANAMMOX bacteria. But instable nitrogen removal process often occurred and microbial activity even had inhibited by using ANAMMOX bacteria, because of high substrate concentration. In order to effectively avoid NH4+-N inhibition to anammox bacteria activity, the effect of NH4+-N on the activity of anammox bacteria was analysis by inhibitor morphology, main influence factors and inhibiting regularity. The results showed that temperature and pH were important impact on morphology and concentration changes between NH4+-N and FA. The ANAMMOX activity was recovered after 44h operation when the pH was decreased from 7.9 to 7.3under the influent concentration of NH4+-N was fixed at 500mg/L. Half maximal inhibitory concentration (IC50) of FA onANAMMOX was different when the influent concentration of NH4+-N was variety. IC50 of FA and inhibitory time under different NH4+-N concentrations have relationship (y=732.38x-0.89). Thus, we avoided the effect of FA on activity of anammox bacteria by changing the pH when the influent concentration of NH4+-N was constant. Besides pH decreased, HRT can also be shortened to avoid the effect of FA on activity of ANAMMOX bacteria, when the influent concentration of NH4+-N was fluctuate.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2017(037)009【总页数】6页(P3309-3314)【关键词】厌氧氨氧化;游离氨;半抑制浓度;控制策略【作者】袁砚;周正;林兴;王凡;李祥;顾澄伟;朱亮【作者单位】苏州科技大学环境科学与工程学院,江苏苏州 215002;苏州科技大学环境生物技术研究所,江苏苏州 215002;苏州科技大学环境科学与工程学院,江苏苏州 215002;苏州科技大学环境生物技术研究所,江苏苏州 215002;苏州科技大学环境科学与工程学院,江苏苏州 215002;苏州科技大学环境生物技术研究所,江苏苏州215002;苏州科技大学环境科学与工程学院,江苏苏州 215002;苏州科技大学环境生物技术研究所,江苏苏州 215002;苏州科技大学环境科学与工程学院,江苏苏州215002;苏州科技大学环境生物技术研究所,江苏苏州 215002;苏州科技大学环境科学与工程学院,江苏苏州 215002;苏州科技大学环境生物技术研究所,江苏苏州215002;苏州科技大学环境科学与工程学院,江苏苏州 215002;苏州科技大学环境生物技术研究所,江苏苏州 215002【正文语种】中文【中图分类】X703.1由于厌氧氨氧化反应在废水生物脱氮过程中显现出高效的脱氮效能和廉价的处理成本,而受到研究者广泛关注.近二十年来,研究者们对厌氧氨氧化反应及其功能微生物进行了大量而又深入的研究.结果表明,厌氧氨氧化反应广泛存在于自然界中,包括:海洋[1]、河流[2-3]、湖泊[4]、湿地[5]等等.只要环境适宜,接种不同性质的活性污泥(普通活性污泥[6]、甲烷化污泥[7]、海洋底泥[8-9]等)均能成功驯化出以厌氧氨氧化反应为主导的厌氧氨氧化污泥.但是研究者在富集培养过程中发现,厌氧氨氧化菌倍增时间较长,生长环境严格[10],导致厌氧氨氧化菌的驯化时间较长,严重制约着其工程化的运用[11].为了尽可能地缩短驯化时间,研究者对厌氧氨氧化菌反应机理及生长因子(温度[12-13]、pH[14]、DO[15-16]等等)进行了大量研究,寻求较短时间内尽快地富集更多厌氧氨氧化菌的控制参数,以便快速提高 NH4+-N与NO2--N 反应速率.NH4+-N是废水中主要的氮素形态,也是厌氧氨氧化菌的主要基质,但是过高的浓度又会对反应的稳定性产生影响,甚至会对生物活性产生完全抑制[14,17].一旦厌氧氨氧化菌活性受到抑制,一般需要较长的时间才能够得到恢复.虽有众多研究者发现并报道了过高 NH4+-N对厌氧氨氧化菌产生的抑制现象,但是产生抑制时对应的NH4+-N值相差甚大[17].同时很少考虑温度、pH值等运行参数与之联系,导致能够参考和利用的信息很少.因此本文在众多研究者所报道现象的基础之上,剖析NH4+-N对厌氧氨氧化菌生化反应过程影响及调控策略.旨在为今后厌氧氨氧化菌富集及高NH4+-N浓度下厌氧氨氧化反应稳定运行的控制参数选择及稳定运行提供一点参考.1.1 实验装置与控制条件实验装置采用内径16cm、有效体积4L的细胞培养罐(INFORS Labfors 3),由圆柱型玻璃制成,如图1所示.反应器外设有水浴夹套,通过控制循环水的温度将反应控制在(32±1)℃.反应器内设置DO和ORP电极(METTLER 4800)用于监测反应器内的溶解氧环境;设置 pH 电极(METTLER 405)在线实时监测反应过程中pH的变化,在必要的情况下,通过控制系统自动添加稀HCl(1mol/L)或 NaOH溶液(1mol/L)调节反应器内的 pH环境.反应器顶端设有搅拌装置,通过控制搅拌速度使得泥水充分混合,有利于反应完全.1.2 接种污泥接种污泥为经过 10a培养的厌氧氨氧化颗粒污泥,外观为鲜艳的红色,厌氧氨氧化特征明显.每次实验的厌氧氨氧化污泥接种量为120mL(量筒内10min沉淀后的体积).厌氧氨氧化污泥接种入反应器前经过超纯水清洗3次.1.3 模拟营养液营养液的主要成分为NH4+-N(由NH4HCO3按需配制)、NO2--N (由 NaNO2按需配制)、KH2PO427mg/L、CaCl2·2H2O 92mg/L、MgCl2·7H2O16.5mg/L,微量元素浓缩液1.25mL/L.微量元素浓缩液组分为:EDTA5000mg/L, ZnSO4·7H2O 430mg/L, CoCl2·6H2O 240mg/L, CuSO4·5H2O 250mg/L, NaMoO4·2H2O 220mg/L, NiCl2·6H2O 190mg/L, NaSeO4·10H2O 210mg/L, H3BO414mg/L.1.4 测定方法分析方法参见《水和废水检测分析方法》[18]. NH4+-N:纳氏试剂分光光度法;NO2--N 和NO3--N:戴安ICS-900/AS23离子色谱; pH值和ORP由在线监测探头测定.1.5 批式实验方法将等量的厌氧氨氧化污泥(120mL)分别接种入多组细胞培养罐,控制反应器的进水亚硝酸盐浓度为 100mg/L,不同进水氨氮浓度(500,1000,1500,2000,3000,4000,5000mg/L).同时控制反应器内pH值8.0,温度(32±1)℃,探讨不同进水氨氮浓度下,厌氧氨氧化菌活性的抑制情况.2.1 温度、pH值变化对水中 NH4+、游离氨(Free Ammonium,FA)浓度变化的影响水中 FA浓度的计算过程如式(1)所示[19],浓度变化除了与所处环境的 NH4+-N浓度有关,同时还与环境中温度、pH值变化密切关联.在含有200mg/LNH4+-N的水环境中,pH的变化对FA浓度变化产生巨大的影响(如图2A所示).当pH为6.5时,FA的浓度为 0.73mg/L;而当 pH上升到10.5时,FA的浓度为235.09mg/L.由此可见,在固定NH4+-N浓度的水环境中,pH对FA浓度的影响幅度相差近百倍,变化范围主要集中在 pH值为6.5～10.5.厌氧氨氧化反应是一个消耗H+,产生OH-的过程,pH值在厌氧氨氧化反应过程中随着底物的消耗一直处于不断上升的状态[20].一旦控制不好,将会造成厌氧氨氧化过程中 NH4+、FA浓度的巨大波动.温度对FA的影响趋势与pH相同,但变化幅度较小.在其他条件不变的条件下,当温度从20℃上升到40℃时, FA浓度的变化幅度仅相差3倍左右.因此温度和pH值对水环境中NH4+、FA的浓度变化起着重要作用,其中pH对FA的影响明显高于温度和NH4+-N浓度.因此研究 NH4+-N浓度对厌氧氨氧化菌活性影响时,必须考虑到当时环境中pH值的变化.式中:CFA为FA的浓度,mg/L;CtNH3为总NH4+-N浓度,mg/L; T为温度,℃. 2.2 NH4+-N存在形态及浓度对厌氧氨氧化反应的影响及解决方法FA对传统的生物脱氮反应(亚硝化反应、硝化反应)的影响已经得到研究者的广泛认同,并且通过控制环境中FA浓度可以很好地实现亚硝化和硝化过程分离[21].厌氧氨氧化作为一个新型的生物脱氮反应,NH4+-N存在形态及浓度对厌氧氨氧化反应的影响也受到广泛关注.Cema等[22]和 Dapena等[23]通过研究发现,对厌氧氨氧化菌产生抑制的物质不是离子态的 NH4+,而是NH4+所形成的FA.随后,Jung 等[24]发现当进水中FA浓度达到1.7mg/L就会对厌氧氨氧化过程产生抑制,当FA 浓度达到32mg/L时厌氧氨氧化反应将会完全终止.依据 Jung等[24]和 Jaroszynski等[25]的有关FA对厌氧氨氧化菌活性影响的研究结果,以 pH值为变量,NH4+-N浓度为因变量,绘制出FA浓度2mg/L(设定为出现抑制时浓度)和 35mg/L(设定为完全抑制浓度)的pH值与NH4+-N浓度的关系图,如图 3所示.由图 3可以看出,在不同的进水NH4+-N浓度下,当FA值小于2mg/L,即处于区域(A)时,厌氧氨氧化菌最适宜;而当 FA值大于2mg/L而小于35mg/L,即处于区域(B)时,厌氧氨氧化菌活性开始出现抑制,并随着 FA浓度的增加甚至产生完全抑制;而当FA值大于35mg/L,即处于区域(C)时,厌氧氨氧化菌将不适应此时的FA环境.并且从图 3中可以看出,在同样的进水NH4+-N浓度下,不同的pH值环境可以将厌氧氨氧化菌对 FA的适应性控制在不同的区域.同样甚至在较低的 NH4+-N浓度下也会产生抑制厌氧氨氧化菌活性的 FA浓度.同时也说明在保证pH值处于厌氧氨氧化菌活性范围内,可以通过调控pH值环境来避免FA对厌氧氨氧化的影响.为了探讨高NH4+-N浓度下,通过调节pH能否避免 FA对厌氧氨氧化菌活性的抑制.设定进水NH4+-N浓度500mg/L,NO2--N浓度100mg/L,反应器内pH值恒定在7.9.研究了反应器内厌氧氨氧化菌活性变化,如图 4所示.随着进水NH4+-N 浓度的提高,NO2--N开始不断积累.当反应器运行至 68h时,出水 NH4+-N浓度达到472mg/L,而NO2--N浓度累积到79.45mg/L,此时反应器内FA达到33.34mg/L,说明反应器内厌氧氨氧化菌活性产生了抑制.其他条件不变,当反应器运行至72h,仅将反应器内的pH值下降到7.3,此时反应器内的 FA 浓度下降到8.6mg/L, NH4+-N和NO2--N浓度也开始出现下降.当反应器运行至116h时,出水NH4+-N和NO2--N浓度分别为418.9mg/L和10mg/L,说明通过pH值的调控使得 FA浓度下降后,厌氧氨氧化菌的活性可以得到了恢复.因此通过 pH的调控可以实现厌氧氨氧化处理高NH4+-N浓度废水.2.3 NH4+-N对厌氧氨氧化反应的抑制规律及相应解决方法目前,在厌氧氨氧化污泥富集培养过程中,可以通过缩短HRT和提高基质浓度的方式提高反应器氮容积负荷.研究者在采用后者富集培养微生物时发现基质浓度过高而导致厌氧氨氧化菌活性受到抑制现象[26].Jaroszynski等[25]通过实验表明当FA浓度达到2mg/L时就会对厌氧氨氧化菌活性产生影响.Fernández等[27]发现当环境中FA浓度突然达到38mg/L时,厌氧氨氧化菌活性仅被抑制 50%;而将长期处于FA浓度为 35～40mg/L的环境时,厌氧氨氧化反应会变的极不稳定,反应速率甚至可能降到 0mg/L.Niu等[28]通过重复的抑制和恢复实验表明FA对厌氧氨氧化菌活性的半抑制浓度为 16～20mg/L.因此,众多研究者所报道的抑制值不一样,范围太大,并将其原因归咎于生物活性的不同.但是很少有研究者在研究过程中考虑到pH、温度等环境变化对 FA浓度的影响,研究过程并未做到环境因子的恒定.也未对抑制规律进一步阐述,因此无法供其他研究者参考.在进水pH值8.0,温度32℃的条件下研究了高 NH4+-N对厌氧氨氧化活性的抑制,设定进水NO2--N恒定在 104mg/L, NH4+-N初始浓度2000mg/L,如图5所示.经过9h的运行,反应器内FA浓度150mg/L,出水NO2--N上升到50mg/L以上.说明厌氧氨氧化菌活性受到抑制.在运行的10h,将进水氨氮浓度下降到1000mg/L,随着反应器内 FA的逐步下降,出水亚硝氮出现明显的下降.但是随着反应器持续运行至15h时,出水亚硝酸盐开始逐步上升,最终又上升到 50mg/L.在反应器运行的21h,将进水氨氮浓度下降到500mg/L,出水亚硝酸盐同样出现下降的现象,最低下降到18.2mg/L,但是随着运行时间的延长,反应器内的亚硝酸盐仍然有上升趋势.说明 FA对厌氧氨氧化菌活性的抑制并没有一个固定的值.为此,本实验在控制温度,pH值恒定的条件下,采用等量、等性能的厌氧氨氧化污泥,并且以半抑制浓度为参考指标,研究了不同 NH4+-N浓度对厌氧氨氧化菌活性的影响.当厌氧氨氧化菌活性达到半抑制时所对应的FA浓度和所需要的时间(简称“抑制时间”)存在明显差异.随着进水NH4+-N浓度的增加,出现相同抑制效果时,存在半抑制浓度增大而抑制时间缩短的现象.为此,对数据进行拟合后发现,抑制浓度和出现抑制的时间存在一定的曲线关系:y=732.38x-0.89,R2=0.99,如图5所知.因此在利用提高NH4+-N浓度方式提高反应器脱氮效能或者利用厌氧氨氧化处理高NH4+-N废水时,遇到水质波动较大的情况,除了通过降低pH值的方法降低反应器内的FA,同时可考虑相应缩短高 NH4+-N浓度与厌氧氨氧化菌的接触时间,避免厌氧氨氧化菌活性的抑制.3.1 pH值和温度是影响水中NH4+-N和FA形态和浓度的重要影响因素,但是 pH 值的影响大于温度.3.2 在恒定进水NH4+-N浓度500mg/L的条件下,将pH值从7.9降低到7.3,可以避免FA对厌氧氨氧化菌活性的影响.因此通过 pH调节可实现高含氨废水的厌氧氨氧化脱氮处理.3.3 不同进水NH4+-N浓度下,厌氧氨氧化菌活性达到半抑制状态所对应的FA浓度和时间不同,并呈现良好的曲线关系.因此当反应器内氨氮浓度增高时,除了通过降低pH值避免FA对厌氧氨氧化活性的影响,还需要缩短厌氧氨氧化污泥与基质的接触时间.[1]Han Ping, Gu Ji-Dong. Further Analysis of Anammox Bacterial Community Structures Along an Anthropogenic Nitrogen-Input Gradient from the Riparian Sediments of the Pearl River Delta to the Deep-Ocean Sediments of the South China Sea [J]. Geomicrobiology Journal,2015,32(9):789-798.[2]Wang S Y, Zhu G B, Peng Y Z, et al. Anammox Bacterial Abundance, Activity, and Contribution in Riparian Sediments of the Pearl River Estuary [J]. Environmental Science Technology, 2012,46(16):8834-8832.[3]Osaka T, Kimura Y, Otsubo Y, et al. Temperature dependence for anammox bacteria enriched from freshwater sediments [J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2012,114(4):429-434.[4]沈李东,胡宝兰,郑平,等.西湖底泥中厌氧氨氧化菌的分子生物学检测 [J]. 环境科学学报, 2011,31(8):1609-1015.[5]HumbertS, Zopfi J, Tarnawski S. Abundance of anammox bacteria in different wetland soils [J]. Environmental Microbiology Reports,2012,4(5):484-490.[6]Ding Z J, Ventorino V, Panico A, et al. 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Bioresource Technology, 2016,203:132-141.Inhibiting regularity and control strategy of NH4+-N on ANAMMOX Process.YUAN Yan1,2, ZHOU Zheng1,2, LIN Xin1,2, WANG Fan1,2, LI Xiang1,2*, GU Chen-wei1,2, ZHU Liang1,2(1.School of Environmental Science and Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 2150l1, China). China Environmental Science, 2017,37(9)：3309～3314Abstract：NH4+-N was one of the important substrate for ANAMMOX bacteria. But instable nitrogen removal process often occurred and microbial activity even had inhibited by using ANAMMOX bacteria, because of high substrate concentration. In order to effectively avoid NH4+-N inhibition to anammox bacteria activity, the effect of NH4+-N on the activity of anammox bacteria was analysis by inhibitor morphology, main influence factors and inhibiting regularity. The results showed that temperature and pH were important impact on morphology and concentration changes between NH4+-N and FA. The ANAMMOX activity was recovered after 44h operation when the pH was decreased from 7.9 to 7.3under the influent concentration of NH4+-N was fixed at500mg/L. Half maximal inhibitory concentration (IC50) of FA on ANAMMOX was different when the influent concentration of NH4+-N was variety. IC50of FA and inhibitory time under different NH4+-N concentrations have relationship (y=732.38x-0.89). Thus, we avoided the effect of FA on activity of anammox bacteria by changing the pH when the influent concentration of NH4+-N was constant. Besides pH decreased, HRT can also be shortened to avoid the effect of FA on activity of ANAMMOX bacteria, when the influent concentration of NH4+-N was fluctuate.。
厌氧消化过程中氨抑制及其调控策略
第49卷第5期2020年5月应用化工Applied Chemical IndustryVol.49 No.5May2020厌氧消化过程中氨抑制及其调控策略程寒，荆肇乾，张锺一，汤慧俐(南京林业大学土木工程学院，江苏南京210037)摘要:针对氨氮积累导致厌氧消化系统产气量低、工艺运行不稳定等问题，重点总结了氨氮的产生、氨抑制的危害、抑制阈值及抑制机理，并从源头处理、过程控制、氨氮分离、氨回收反应器开发等角度阐述了解除氨抑制的方法。
结合国内外当前研究现状，提出了未来发展的趋势。
关键词:厌氧消化;氨氮;联合消化;微量元素;汽提中图分类号:T Q138.1&T Q150.9文献标识码:A 文章编号:1671 -3206(2020)05- 1308 -05Ammonia inhibition and its regulation strategyduring anaerobic digestionCHENGHan，JING Zhao-qian，ZHANGZhong-yi，TANGHui-li(College of C ivil Engineering，Nanjing Forestry U niversity，Nanjing 210037，China)A b s t r a c t； A m m o n ia a c c u m u la tio n le a d s to th e d e cre a se o f b io g a s p ro d u c tio n a n d th o p e ra tio n，th e p r o d c tio n，h a z a rd，in h ib itio n th re s h o ld a n d in h ib itio n m e c h a n is m o f a m m o n ia n itro g e n aresu m m e riz e d. S im u lta n e o u s ly，th e m e tlio d s o f re le a s in g a m m o n ia in h ib itio n w e re e x p o u n d e d fro m th e p e rs p e c tiv e s o f s o u rce tre a tm e n t，p rocess c o n tr o l，a m m o n ia n itro g e n s e p a ra tio n，a n d a m m o n ia re c o v e ry re a c to rd e v e lo p m e n t. In a d d itio n，c o m b in e d w ith th e re s e a rc h status a t h o m e a n d a b ro a d，th e fu tu re d e v e lo p m e n ttre n d s w e re p ro p o se d.K e y w o r d s; a n a e ro b ic d ig e s tio n &a m m o n ia n itro g e n &c o d ig e s tio n；tra c e e le m e n ts; s trip p in g厌氧消化是一种有前景的生物处理技术，可同 时实现污染控制和能量回收[1]。
厌氧消化过程氨氮抑制解除方法研究
# 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
! #解除氨氮抑制的方法研究
! ! ! #不同反应器类型对解除氨氮抑制的研究 单相厌氧反应器和两相厌氧消化反应器所能承受的氨氮抑制浓度不同5 对于单相反应系统而言$ 由于反 应器中的液体是处于高度混合的状态$ 小生境容易遭到破坏$ 所以微生物极易受到高浓度物质的抑制% 另外$ 混合完全的溶液会溶出更多的氮$ 所以单相反应器易受到氨氮的抑制5 而两相厌氧反应器是把水解酸化微生 物和产乙酸产甲烷微生物分别放置于各自最优的生态环境中$ 最大程度的提高了系统的稳定性$ 因此$ 两相 消化系统对于氨氮抑制有更强的抵制作用5
) * 3 下$ 氨氮的抑制程度是不同的% 温度越高$ 产生的氨氮浓度越高$ 自由 R $ 甲烷含量越低5 W D 的浓度越高 4 在研究有机垃圾在中& 高温不同温度条件下$ 其厌氧消化过程中氨氮对甲烷产量的 _ . 0 0 > 1 = L和 N / ? = > 1 ^ 影响时发现$ 在高温条件下$ 产气量明显增多$ 不过其甲烷含量很低$ 这是由于和中温消化相比$ 高温过程产生 )*
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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
! #解除氨氮抑制的方法研究
! ! ! #不同反应器类型对解除氨氮抑制的研究 单相厌氧反应器和两相厌氧消化反应器所能承受的氨氮抑制浓度不同5 对于单相反应系统而言$ 由于反 应器中的液体是处于高度混合的状态$ 小生境容易遭到破坏$ 所以微生物极易受到高浓度物质的抑制% 另外$ 混合完全的溶液会溶出更多的氮$ 所以单相反应器易受到氨氮的抑制5 而两相厌氧反应器是把水解酸化微生 物和产乙酸产甲烷微生物分别放置于各自最优的生态环境中$ 最大程度的提高了系统的稳定性$ 因此$ 两相 消化系统对于氨氮抑制有更强的抵制作用5
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i 对于两种反应器能承受的最大氨氮浓度$ 有研究表明$ 对于能够产生 3@ ' AR W S 的固体废物进行厌氧 D 消化研究$ 在单相反应器中$ 当有机负荷率达到Sc ' 系统受到破坏$ 反应失败% 而对于两相消化 V C:时 $ @ * )* D # 最大的有机负荷率可达到(c ' $ 此时甲烷菌也未受到抑制) 反应器而言$ V C: 5 A / J J > ? J_ 等 ! 经过实验 @
# 5 L 7 0 0 > >7 2N . = > 1L 7 ? J > 1 F . ? 6 / F / 0 + ? / ? > > 1 / ? L M / ? .& 1 / 6 9 0 = 9 1 . 0I ? / F > 1 J / = G > / / ? " " " ( D L M / ? . @ KfL @ @ @ K H @# ! 5 G > / / ? / ? M > 1 9 / + ? F / 1 7 ? > ? = . 0 + ? / ? > > 1 / ? 7 5A = :G > / / ? " " " ' )L M / ? . H @b @ @ @L H @#
基金项目国家科技支撑计划*西部经济欠发达地区混合原料沼气工程示范 ! " " ( G & $ L S G " D 第一作者王#阳 女 辽宁阜新人 在读博士 研究方向 农业生物环境与能源工程 # ' ( 3 * + , . / 0 P . ? . ? " ' ! S 6 . 9 5 > : 9 5 6 ? ! @ K @ 通讯作者林#聪 女 河南开封人 教授 博士生导师 研究方向 农业生物环境与能源工程 # ' 3 4 * + , . / 0 0 / ? 6 7 ? 6 . 9 5 > : 9 5 6 ? ! @
3 * . / # ' ) / & 7 ? / . / ? M / < / = / 7 ? / J = M >6 1 9 ;7 2 M / ? : > 1 / ? ? . > 1 7 < / 6: / > J = / 7 ? P M / 6 M6 . ?6 . 9 J > = M >: . . >7 2/ 6 1 7 < / . 0 @. @ @ . 6 = / F / = . ? :> = M . ? > 1 7 : 9 6 / ? < . 6 = > 1 / . 1 7 P = M 5 B M / J . > 1 J 9 . 1 / 8 > J = M > 1 > J > . 1 6 M 1 > J 9 0 = J . < 7 9 = . 7 ? / . / ? M / < / = / 7 ? K E @ @ EE 1 > . 6 = 7 1= > : / > J = / 7 ?= > > 1 . = 9 1 > / 6 1 7 < / . 0E 7 9 0 . = / 7 ?. ? : < 7 > J = / 6. ? :2 7 1 > / ?J 6 M 7 0 . 1 J/ ?2 7 9 1. J > 6 = J K E @ E E K: @ E . : : / = / F > J 5 B M > 1 > J 9 0 = J J M 7 P= M . = J / ? 0 >E M . J > 1 > . 6 = 7 1 / J . 2 2 > 6 = > :< . 7 ? / . / ? M / < / = / 7 ?> . J / > 1 = M . ? = P 7E M . J > 1 > . 6 = 7 1 5 @ K [ ? = M > = M > 1 7 M / 0 / 6 > ? F / 1 7 ? > ? == M > 6 7 ? 6 > ? = 1 . = / 7 ? 7 2 . 7 ? / . / J M / M > 1P M / 6 M 6 . 9 J > = M > 0 7 P > 1> = M . ? > 6 7 ? = > ? = = M . ? E @ > J 7 M / 0 / 6 5 W / M6 7 ? 6 > ? = 1 . = / 7 ?7 2 . 7 ? / . / JM . 1 -2 7 1 2 > 1 > ? = . = / 7 ?< . 6 = > 1 / .@ 1 7 P = M < 9 = = M >: 7 > J = / 6 . = > :> = M . ? > E @ < . 6 = > 1 / .M . J = M >. < / 0 / = 2 1 > J / J = / ? 5 & : : / ? J 7 >. = > 1 / . 0 J 6 . ?. : J 7 1 < . 7 ? / .J 9 6 M. J 8 > 7 0 / = >. / 2 . ?/ ? > 1 . 0 . ? : J 7 K7 @ @ 6 7 1 > M > ? J / F > 7 ? 5 % 7 9 1> = M 7 : J . < 7 F >6 . ?J 7 0 F > = M >E 1 7 < 0 > -7 2 . 7 ? / . / ? M / < / = / 7 ? 5 & ? : / ?= M >E 1 . 6 = / 6 . 0 . 0 / 6 . = / 7 ? E E E 6 7 ? J / : > 1 / ? 2 . 6 = 7 1 J 7 2 2 > 1 > ? = . = / 7 ?. = > 1 / . 0 J 2 > 1 > ? = . = / 7 ?= > 6 M ? 7 0 7 . ? :J 77 ?< > 2 7 1 >6 M 7 7 J / ? = M >: > ? / = 1 7 > ? . = > @ @ K @ @ = > 6 M ? 7 0 7 5 @ K 4 " % # , . . 7 ? / . / ? M / < / = / 7 ? 1 > . 6 = 7 1 = > : / > J = / 7 ? = > > 1 . = 9 1 > / 6 1 7 < / . 0 7 9 0 . = / 7 ? . : : / = / F > J K E @ E E E 52