厭氧消化中氨抑制的研究進展

厭氧消化過程中氨抑制的研究進展

隨著厭氧消化理論研究的深入，厭氧消化過程的研究和應用取得了發展的快速進展，但處理效率低、效率低！運行穩定性差是厭氧消化中常見的問題，氨積累導致的氨抑制是主要原因之一。簡述了厭氧消化過程中氨抑制的機理和氨抑制的主要影響因素，介紹了氨抑制過程中微生物變化規律的研究現狀，總結了消除和減輕氨抑制的方法，提出了厭氧消化中氨抑制的關鍵研究方向。

厭氧消化作為一種可獲得能量的可持續生物處理技術，已經在實際工程中得到廣泛應用。在厭氧消化過程中，氨抑制被認為是影響其整體效率的重要因素。盡管氮是厭氧消化系統中微生物代謝的基本元素，但是厭氧消化系統中過量的氨氮經常抑制微生物，尤其是產甲烷菌的正常生活活動。

主要介紹了國內體外厭氧消化氨抑制醉的新機理，并詳細闡述了其主要影響因素和消除措施，包括微生物馴化、酸堿度調節、溫度控制和碳氮比調節等。為厭氧消化技術工程應用的未來研究提供了一定的參考和借鑒。

酸堿度，作為基本污水指標，必然會成為供需熱點，這對于E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極等廣大制造商來說是一大好處。美國BroadleyJames作為美國BroadleyJamesE-1312的老牌制造商，必將為中國的環境保護帶來可觀的經濟效益。我們生產的pH電極經久耐用，質量可靠，檢測準確。廣泛應用于各級環保污水監測及污水處理過程中。

厭氧消化是一種可獲得能量的可持續生物處理技術。其消化過程可以產生生物質能(主要是甲烷CH 4，含量為60% ~ 70%)，是一種前景良好的綠色能源，可以緩解氣候變化。

厭氧消化因其對有機污染物的穩定降解和消化過程中產生可再生能源的能力，已廣泛應用于農業廢棄物、食物殘渣和污水處理廠剩余污泥等固體廢棄物的無害化處理和資源化利用。在厭氧消化過程中，發酵物料中的蛋白質、尿素和核酸等含氮物質在微生物的作用下z終轉化為氨氮(包括游離氨NH3和NH 4)。

雖然氨氮是厭氧消化過程中厭氧微生物的必要營養，一定濃度的氨氮可以為消化過程提供良好的緩沖，但系統中過高的氨氮濃度會抑制微生物，這被認為是導致厭氧消化反應系統崩潰的主要因素。近年來，在國內之外進行了大量厭氧消化過程中氨抑制的研究。本文主要總結了厭氧消化過程中氨抑制的形成機理、影響因素及對策，以期為厭氧消化反應系統的穩定運行提供參考。

1厭氧消化中氨抑制機理的研究

厭氧消化過程中氨抑制形成機理的研究很多，但這些研究還不夠完善，也沒有統一的共識。

厭氧消化過程通常包括物質溶解、水解、酸化、酸化和甲烷生成五個步驟。因此，厭氧消化系統的穩定運行主要取決于水解發酵菌、產酸菌和產甲烷菌等微生物在正常生理活動下的協同作用，其中產甲烷菌對系統中氨濃度的耐受性較差。

然而，氨抑制通常顯示沼氣產量下降，揮發性脂肪酸VFA在穩定的厭氧消化系統中積累。許多研究者對氨抑制形成的機理提出了推測，如c

為了維持細胞內質子平衡，細胞主動將鉀泵消耗的能量輸送到細胞膜上，并將細胞內鉀離子移出細胞，以維持細胞內的酸堿度，從而增加細胞維持能量的需求，并限制某些特定的酶促反應。

氨抑制閾值的研究很多(見表1)。Hejnfelt和Angelidaki發現，厭氧消化系統中氨氮總濃度在1500 ~ 7000毫克/升之間，可能會產生氨抑制作用。然而，不同厭氧消化系統中氨抑制閾值的差異主要受消化基質和接種材料的特性、消化溫度、系統中的酸堿度和馴化時間的影響。

目前，厭氧消化過程中氨抑制機理的研究主要集中在系統中產甲烷菌的種群結構以及隨著氨濃度的增加而變化的多樣性。一些學者的研究表明，在厭氧消化過程中，氫源產甲烷菌比乙酸源產甲烷菌對系統中氨濃度的耐受性更強。

Gao等人為餐廚垃圾設計了一個厭氧消化反應器。結果表明，實驗z后階段反應器中輔酶F 420 (CoF 420)的相對活性為2。比初始階段高4倍，隨著系統中氨濃度的不斷增加，增加率為114%。

由于CoF 420的生化功能是低電位電子轉移載體，碳酸氫鹽被特異性還原為氫，然后被富氫產甲烷菌利用來合成甲烷，從而證明隨著反應器中氨濃度的增加富氫產甲烷菌逐漸占據主導地位，這促進了特定CoF 420的活性。

Niu等人利用16S rRNA分子生物學技術研究了高溫厭氧消化雞糞過程中系統中不同濃度氨氮的產甲烷菌群落的變化。

結果表明，富氫甲烷細菌為9。3%發展到95%氨抑制階段，遠遠高于乙酸營養的甲烷八疊球菌(Methanosarcina)，在高氨氮系統中主導甲烷生產過程。德米雷爾和舍雷爾也得出了同樣的結論。