设施农业工程工艺及建筑设计第八章农业废弃物处理工程工艺演示文稿.pptVIP

水解 产酸产氢菌 硫酸还原菌 产甲烷菌 降解，液化 CO2，H2，C2O2H4 H2 醋酸、H2生成菌的生存要求极低的H2分压 竞争 共生 协作 当前第63页\共有111页\编于星期日\16点 ③ 硫酸塩还原菌呼吸 CH3COONa＋Na2SO4→2NaHCO3＋NaHS △ Go＝-46.88 KJ/mol ④ 产甲烷菌呼吸 CH3COONa＋H2O→CH4＋NaHCO3 △ Go＝-29.30 KJ/mol 产乙酸产氢菌与硫酸还原菌或产甲烷菌共生，在厌氧消化中 十分重要。 如若没有甲烷菌和硫酸还原菌利用H2，使氢气分压保持很 小，醋酸、H2生成菌无法生存， 甲烷菌的共生菌与硫酸还原菌的共生菌相比较，产乙酸产 氢速度较慢，这是因为通过共生系可获得的自由能较少。 当前第64页\共有111页\编于星期日\16点 （3）厌氧消化微生物 主要发酵细菌 羧菌属（Clostridium）降解淀粉、蛋白质等有机物， 产生丙酮、丁醇、丁酸、乙酸和氢气。 似杆菌属（Bacteroides） 降解纤维素或半纤维素。 丁酸弧菌属（Butyrivibrio）降解脂肪、蛋白质等 真细菌属（Eubacterium）蛋白质、糖类等的分解 双歧杆菌属（Bifidobacterium）分解蛋白质等。 发酵细菌很多，以上只列出了见于厌氧消化中的主要的一小部分。这些微生物的主要功能是通过胞外酶的作用将固形有机物水解成溶解有机物，再将可溶性的大分子有机物降解成有机酸、醇等。 参考（徐亚同、史家梁、张明，污染控制微生物工程，化工出版社，2001，pp41-47；永井史朗、嫌気性微生物、1993）修改 主要功能 胞外酶作用 固形有机物 溶解有机物 水解 当前第65页\共有111页\编于星期日\16点 主要产氢产乙酸菌 互营单细胞菌属（Syntrophomonas） 互营杆菌属（Syntrophobacter） 羧菌属（Clostridium） 暗杆菌属（Pelobacter）等。 这些微生物的主要功能是可将挥发性脂肪酸降解为乙酸和H2。这些菌的产乙酸、产氢反应，只有在氢分压很低时才能完成。 2CH3CH2COOH + 2H2O 3CH3COOH + 2 H2 主要功能 胞内酶作用 挥发性脂肪酸 乙酸和H2 降解 当前第66页\共有111页\编于星期日\16点 产甲烷菌是自然界中最古老（36亿年左右），分布最广的一种微生物。 不但土壤、湖沼、动物消化道、水田、海水等普通环境，高浓度盐湖、深海、温泉等极限环境中都有甲烷菌生存。 例如，已发现有可在4M NaCl浓度条件下生存的甲烷菌，可在110℃高温水体中生存的甲烷菌，甚至适宜生长温度高达85℃的甲烷菌。 产甲烷菌在厌氧水系生态碳链中，使处于最底层的一类微生物。 氢气是大多数甲烷菌种共同可以利用的基质，也是在厌氧条件下，最普遍存在的能源物质。 甲烷菌在400nM光源照射下，发出蓝绿色荧光。利用这一特点，在荧光显微镜下，容易识别区分于其他细菌。甲烷菌的荧光来源于甲烷菌体内的辅酶F420( Methanothrix属细菌的F420含量较低，荧光不易观察) 产甲烷细菌 4H2 + CO2 CH4 + H2O 3CH3COOH CO2 + CH4 当前第67页\共有111页\编于星期日\16点 4H2 + CO2 CH4 + H2O 3CH3COOH CO2 + CH4 氧化还原电位在 -400 ~ -150mV 之间 （另有说法认为必须小于-330mV） 1升30 ℃、pH7.0的水在-330mV时，与大气平衡的含氧浓度为1.48x10-56分子/升。可见通过除氧来获取低电位十分困难。这使得甲烷菌的纯分离培养有一定的难度。 产甲烷菌的研究，70年代后期才越来越受到重视，并取得了较快的进展。比如80年时研究发现的甲烷菌共有4属11种，世代时间最快的为3小时；到1992年正式发表的甲烷菌就增加到了19属59种，世代时间最快的仅为26分钟。 甲烷菌中可代谢乙酸的甲烷菌不过两属。大多数甲烷菌是利用氢气和二氧化碳生成甲烷。 当前第68页\共有111页\编于星期日\16点 八叠球菌 当前第69页\共有111页\编于星期日\16点 Methanothrix属细菌 Methanothrix属细菌在厌氧处理反应器中是最重要的细菌，尤其在上流式污泥床反应器中大量存在。它只能代谢醋酸，其增长速度很慢，世代时间为3