硫酸盐废水厌氧处理中限制因子的探讨

归纳分析了两种硫酸盐废水的厌氧处理相关的研究数据和结果，着重阐述了碳硫比值、硫酸盐负荷率、pH等因子对系统的影响。     

沼泽产甲烷能力和途径差异的机制

土壤中甲烷的形成有 2条途径 :乙酸发酵和H2 /CO2 还原。比较而言 ,乙酸发酵产甲烷的能力强于H2 /CO2 还原。在特定环境中 ,何种产甲烷途径占优势取决于底物尤其是活性有机碳含量 ,而新形成的有机碳尤为重要。活性有机碳含量丰富的沼泽 ,甲烷主要由乙酸发酵形成 ,因此产甲烷能力较强。导致沼泽产甲烷能力异同的原因就是有效底物含量差异 ,从而使不同类型沼泽环境中产甲烷菌菌种不同 ,正是底物含量的高低和由此引起的产甲烷菌菌种的不同决定了不同类型沼泽产甲烷潜能的差异     

沼泽产甲烷能力和途径差异的机制

土壤中甲烷的形成有2条途径：乙酸发酵和H2／CO2还原，比较而言，乙酸发酵产甲烷的能力强于H2／CO2还原，在特定环境中，何种产甲烷途径占优势取决于底物尤其是活性有机碳含量，而新形成的有机碳尤为重要，活性有碳含量丰富的沼泽，甲烷主要由乙酸发酵形成，因此产甲烷能力较强，导致沼泽产甲烷能力异同的原因就是有效底物含量差异，从而使不同类型沼泽环境中产甲烷菌菌种不同，正是底物含量的高低和由此引起的产甲烷菌菌种的不同决定了不同类型沼泽产甲烷潜能的差异。     

ABR启动期运行效能及互营产甲烷菌群的分布特征

为探讨厌氧折流板反应器（ABR）启动期运行效能和互营产甲烷菌群的空间分布特征,考察了ABR反应器处理制糖废水启动期的运行特征,并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术分析了互营产甲烷菌群在ABR各格室的分布规律.结果表明,在污泥驯化阶段,ABR的COD去除率为61.5%,出水挥发酸总量高达1808mg/L.经过2个阶段的调控运行后,ABR出水挥发酸明显降低,甲烷含量增加至55%以上,COD去除率达到了94.8%.而且ABR第2~4格室形成了沉降性能良好的颗粒污泥.PCR-DGGE检测结果表明,该ABR系统中的主要产氢产乙酸菌为Syntrophobacter和Pelotomaculum,主要分布在ABR系统第3,4格室.ABR第1,2格室的产甲烷菌主要为耐酸的氢营养型产甲烷菌（Methanoregula和Methanosphaerula）,而乙酸营养型产甲烷菌（Methanosaeta和Methanothrix）主要分布在第3,4格室.ABR系统中产甲烷菌的多样性要明显高于产氢产乙酸菌,说明当系统受到冲击时,产氢产乙酸作用比产甲烷作用更易成为限速步骤.     

产甲烷菌的生态多样性及工业应用

产甲烷菌是一类重要的极端环境微生物,在地球生物化学碳素循环过程中起着关键作用.目前,根据产甲烷菌的系统发育和生理生化特性可将已培养的产甲烷菌分为5大目.产甲烷菌广泛分布在海底及淡水沉积物、水稻田、动物胃肠道、地热及地矿等环境中,生态学研究表明,产甲烷菌在不同的生态环境里具有不同的群落分布特点,并且受不同环境因子的影响而显示出不同的生理代谢功能.本文综述了国内外近年来产甲烷菌的分类及生态多样性研究进展.同时简述了产甲烷菌在厌氧生物处理和煤层气资源开发中的广阔应用前景.表1参38     

UASB反应器中产甲烷菌对温度胁迫的响应

采用间歇培养方式探讨了升流式厌氧污泥床(UASB)反应器中不同营养类型产甲烷菌对温度胁迫的响应规律.研究结果表明,产甲烷螺旋菌(Methanospirillum)是该反应器的主要氢营养型产甲烷菌,而主要乙酸营养型产甲烷菌为产甲烷丝状菌(Methanosaeta).在35℃条件下,氢营养型和乙酸营养型产甲烷菌的累计甲烷产量分别为24.7,11.7mL,而最大产甲烷速率分别为0.74,0.18mL/h.当温度从35℃分别降低至30,25,20,15℃时,导致氢营养型产甲烷菌的累计产甲烷量分别减少了14.2%,34.0%,47.0%,57.5%,而乙酸营养型产甲烷菌的累计产甲烷量分别减少了5.1%,23.9%,45.3%,95.7%.由此可见,在20~30℃时氢营养型产甲烷菌对温度胁迫更加敏感,而在15℃以下时乙酸营养营养型产甲烷菌对温度胁迫更加敏感.     

煤层水中一株产甲烷菌的分离与系统发育分析

为了解煤层中产甲烷菌的生理生化特性,结合厌氧培养箱和平板划线分离技术从山东兖煤菏泽能化公司赵楼煤矿距离地表936 m处坑道顶板取得40℃煤层水样品中微生物进行富集分离纯化.结果表明:在该条件下存在产甲烷微生物,并分离得到一株产甲烷菌株M-3,该菌株呈短杆状,菌体大小约(1.0-2.0)μm×0.5μm;革兰氏染色显阳性;在平板上生长出圆形黄色菌落,边缘光滑整齐;可以利用乙酸、甲酸、甲醇和H2+CO2(V/V=2:1)作为唯一碳源生长;最适生长温度为45℃;对酸碱具有良好的适应性,中性条件下甲烷产量最多;最适NaCl浓度为0.2-0.6 mol L-1.对菌株M-3的16S rRNA基因序列同源性分析表明该菌株与Methanobacterium bryantii同源性高达99%,G+C含量32.9%.本研究通过形态、生理生化特性以及16S rRNA分析,鉴定菌株M-3为M.brytantii.     

序批式生物反应器填埋场特性的研究

序批式生物反应器填埋场是近年来发展较快的生物反应器填埋场之一。文中通过模拟试验探讨了序批式生物反应器填埋场在不同操作条件下的产甲烷情况、COD、pH值的变化趋势及填埋场的沉降情况。实验证明通过交叉回灌,新垃圾中产生的渗滤液中的有机物可以在老填埋区得到降解,而老填埋区成熟的产甲烷菌在引入到新填埋区后,加快了新垃圾的降解,缩短了降解时间,使填埋区可以快速地进入成熟期,加速了填埋场的稳定。     

硫酸盐还原作用对废水厌氧处理的影响

采用半连续流运行方式研究了硫酸盐还原作用对废水厌氧处理的影响。试验结果表明:当温度为35℃,pH为7.2～7.4时,进水COD/SO42-≥10,硫酸盐还原作用不致于对产甲烷菌产生严重抑制;进水COD/SO42-≥5,反应器能承受的COD负荷小于2.05kg/ (m3·d),超过这一负荷,反应器会发生严重抑制;进水COD/SO42-≥2,反应器能承受的COD负荷小于1.0kg/(m3·d)。进水COD/SO42-比值越小,反应器能承受的COD负荷越低。反应器污泥浓度高有利于硫酸盐废水的处理。      

一株嗜碱产甲烷八叠球菌的分离鉴定与系统发育分析

在15℃条件下用产甲烷菌培养基对采自四川省红原县的牦牛粪进行富集培养,采用Hungate厌氧操作技术从富集培养物中分离得到一株在8~45℃范围生长、最适生长pH为8.5的嗜碱产甲烷菌T13.该菌株革兰氏染色阳性,细胞聚集体,在液体培养基中为肉眼可见的颗粒状物,在固体培养基上菌落为淡黄色桑葚状;可利用甲醇、乙酸盐和甲胺作为唯一碳源生长;对氯霉素和庆大霉素敏感;生长pH范围为6.5~9.5;最适NaCl浓度为0~0.15 mol L-1;最适生长温度为30℃.形态和生理生化特征以及16S rDNA序列分析表明菌株T13为梅氏产甲烷八叠球菌(Methanosarcina mazei).由于该菌最适生长pH为8.5,所以初步认为菌株T13是一株梅氏产甲烷八叠球菌的新菌株.