盐度和氨氮对产氢产乙酸反应和产甲烷反应的影响

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高盐度和高氨氮是很多工业有机废水的共同特征,而厌氧消化过程的主要功能菌群对盐度和氨氮的代谢特征和耐受能力存在较大差异,特别是产氢产乙酸反应和产甲烷反应所需的菌群更易受到它们的影响。本文以丁酸钠、丙酸钠、乙酸钠、甲酸钠和H2/CO2为唯一碳源,以NaCl和NH4Cl调节盐度和氨氮浓度,对UASB的厌氧活性污泥进行间歇培养,通过比较比基质转化速率和累积产甲烷量的半抑制浓度(IC50),阐明盐度和氨氮对丁酸和丙酸甲烷发酵过程中产氢产乙酸和产甲烷作用的影响,以期为废水厌氧生物处理系统的优化控制提供理论依据和参考。研究表明,丁酸互营氧化菌(SBOB)和丙酸互营氧化菌(SPOB)等产氢产乙酸菌群,以及包括乙酸营养型产甲烷菌(ACM)、甲酸营养型产甲烷菌(FTM)和氢营养型产甲烷菌(HTM)在内的产甲烷菌群,其代谢活性均受到较高盐度和氨氮浓度的显著抑制。盐度对丁酸和丙酸甲烷发酵的影响实验表明,SBOB、SPOB、ACM和HTM,其特征底物的IC50分别为10.06、5.32、3.56和9.47 g/L,而以产甲烷量衡量的ACM、FTM和HTM的盐度半抑制浓度IC50为4.30、42.44和15.51 g/L。对氨氮影响的测试表明,SBOB、SPOB、ACM和HTM,其特征底物的IC50分别为12.73、6.30、1.91和28.70 g/L,而以产甲烷量衡量的ACM、FTM和HTM的氨氮半抑制浓度IC50为4.11、180.39和71.08 g/L。以上结果说明,SBOB、SPOB、ACM、FTM和HTM等功能菌群,虽然对盐度和氨氮的耐受性有显著差异,但其代谢活性均随着废水盐度和氨氮的增加而降低,表现出明显的抑制效应。其中,ACM对盐度和氨氮的耐受性在上述五类功能菌群中是最差的。因此,要保证厌氧消化系统的高效稳定运行,需要将系统内的盐度和氨氮浓度分别控制在1.91和3.56 g/L以下。
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