【《剩余污泥厌氧消化技术研究文献综述》2500字】

剩余污泥厌氧消化技术研究文献综述1.1剩余污泥消化的定义及机理厌氧过程是指在没有溶解氧和前驱物（如H2O）的环境中，污泥有机物质进行新陈代谢的生物过程，并且由于电子受体的不同，厌氧过程可以分之为厌氧发酵和厌氧呼吸。厌氧发酵是指在黑暗的条件并且没有外部电子受体下，有机物通过内部的氧化还原反应，被专性或兼性厌氧菌分解的代谢过程。在此过程中，有机物质既充当电子受体也充当电子供体。在产甲烷的过程中，有超过7成由此过程产生。厌氧呼吸是需要额外的电子受体来接受有机物降解时释放出的电子，其中硫酸根、硝酸根、CO2可以作为电子受体。厌氧呼吸相对于厌氧消化时释放的能量显著增多，在产甲烷过程中大约占三成ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>刘旭冉</Author><Year>2019</Year><RecNum>160</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[53]</style></DisplayText><record><rec-number>160</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="aat2rt2p6tdvvde5revp5e56vr2sdvzesazv"timestamp="1620672276">160</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>刘旭冉</author></authors><tertiary-authors><author>王冬波,</author><author>杨麒,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>聚丙烯酰胺对剩余污泥厌氧消化过程影响行为的解析与调控</title></titles><keywords><keyword>剩余污泥</keyword><keyword>厌氧消化</keyword><keyword>聚丙烯酰胺</keyword><keyword>污泥预处理</keyword><keyword>生物降解</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><publisher>湖南大学</publisher><work-type>博士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[53]。厌氧消化就是在无氧环境中，利用厌氧菌和兼性厌氧菌所进行的生化反应，从而降解污泥中的有机质从而产生甲烷和二氧化碳的一种工艺，他是一个多级的过程；在物生物的作用下，把污泥中的有机质经过层层转化，最终转化为转甲烷、二氧化碳、水、和硫化氢等物质ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>赵子升</Author><Year>2018</Year><RecNum>166</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[61]</style></DisplayText><record><rec-number>166</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="aat2rt2p6tdvvde5revp5e56vr2sdvzesazv"timestamp="1620674652">166</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>赵子升</author></authors><tertiary-authors><author>张耀斌,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>MEC及铁材料强化剩余污泥厌氧消化及其机理研究</title></titles><keywords><keyword>碳电极</keyword><keyword>零价铁</keyword><keyword>四氧化三铁</keyword><keyword>微生物电解池</keyword><keyword>污泥厌氧消化</keyword></keywords><dates><year>2018</year></dates><publisher>大连理工大学</publisher><work-type>博士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[61]。目前，厌氧消化的基本原理被广为接受的是三段理论。过程中的三个阶段分别为：（1）水解发酵阶段；（2）产氢产乙酸阶段；（3）产甲烷阶段ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戴晓虎</Author><Year>2011</Year><RecNum>167</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[62]</style></DisplayText><record><rec-number>167</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="aat2rt2p6tdvvde5revp5e56vr2sdvzesazv"timestamp="1620674805">167</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>戴晓虎</author></authors></contributors><auth-address>同济大学城市污染控制国家工程研究中心;</auth-address><titles><title>我国城市污泥处理处置现状及机遇</title><secondary-title>建设科技</secondary-title></titles><periodical><full-title>建设科技</full-title></periodical><pages>55-59</pages><number>19</number><keywords><keyword>污泥处理处置</keyword><keyword>污泥处理设施</keyword><keyword>污水厂</keyword><keyword>污泥稳定化</keyword><keyword>城市污泥处理</keyword><keyword>污泥减量化</keyword><keyword>处置现状</keyword></keywords><dates><year>2011</year></dates><isbn>1671-3915</isbn><call-num>11-4705/TU</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[62]。整个厌氧消化过程的最终产物是CH4。可以得到图1.3所示的厌氧消化过程图SEQ图表\*ARABIC1.3污泥厌氧消化流程Fig1.3TheprocessofWasteactivatedsludgeanaerobicdigestion1．水解阶段溶出后的复杂有机物质在胞外进行生物化学反应，进一步将复杂有机物（如蛋白质、脂肪、纤维素等）水解成低分子的单体或二聚体有机物（氨基酸、甘油、单糖等），该过程主要涉及生物水解过程。污泥不能直接使用高分子有机物，必须通过水解过程通过细胞膜吸收和代谢小分子有机物。细胞外水解酶的活性直接影响有机物的利用效率，通常水解阶段是整个消化过程的限制阶段。2．酸化阶段细胞摄取低分子的有机物质后，在细胞膜表面或细胞器表明进行厌氧发酵，即酸化（acidogenesis）阶段ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Wang</Author><Year>2017</Year><RecNum>53</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[63]</style></DisplayText><record><rec-number>53</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="aat2rt2p6tdvvde5revp5e56vr2sdvzesazv"timestamp="1601269807">53</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Wang,Y.L.</author><author>Wang,D.B.</author><author>Liu,Y.W.</author><author>Wang,Q.L.</author><author>Chen,F.</author><author>Yang,Q.</author><author>Li,X.M.</author><author>Zeng,G.M.</author><author>Li,H.L.</author></authors></contributors><titles><title>Triclocarbanenhancesshort-chainfattyacidsproductionfromanaerobicfermentationofwasteactivatedsludge</title><secondary-title>WaterResearch</secondary-title></titles><periodical><full-title>WaterResearch</full-title></periodical><pages>150-161</pages><volume>127</volume><dates><year>2017</year><pub-dates><date>Dec</date></pub-dates></dates><isbn>0043-1354</isbn><accession-num>WOS:000418219000016</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000418219000016</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/j.watres.2017.09.062</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[63]。该过程中低分子的有机物即作为电子受体也作为电子供体。污泥水解、酸化的过程，是一个互助的关系。水解和发酵过程均是由相同的污泥微生物来驱动。先前的研究表明，水解过程所消耗的能量是来自于发酵微生物，该过程的化学能来自发酵细菌，酸化细菌为了获得水溶性的低分子有机物，需要靠自身发酵体系分泌更多的水解酶。同时，酸化过程产生更多的有机酸代谢产物，降低了生化环境pH值，当pH值下降导致水解酶活性抑制时，水解效率迅速下降，酸化过程也相继减弱。整个厌氧发酵体系依靠水解和酸化两个重要的代谢过程实现了发酵系统的平衡。3．产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段是运用酸化阶段所产生的挥发性脂肪酸，然后再一次转化为乙酸和H2，另外，在发酵过程的最后阶段中短链脂肪酸的产生可以导致一些氢的产生。发酵细菌没有完整的呼吸链电子传输链，脱氢会产生过量的电子。为了在细胞内氧化和还原过程之间保持平衡，发酵微生物形成并释放H2以确保平稳状态。因此，通过发酵直接生产H2是一些微生物采用的调节机制，以解决氧化还原过程中产生的过量电子。如丙酮酸脱羧后形成甲酸，甲酸的一部分或全部转化为H2和CO2。4.产甲烷阶段该阶段是在产甲烷菌的作用下将上两个阶段所产生的H2和乙酸以及二氧化碳转变为CH4的过程。化学反应式如下所示.。在产甲烷阶段产甲烷菌主要分为两类，一类为氢营养型产甲烷菌，以H2为基质所产的甲烷占三成，一类为乙酸营养型产甲烷菌，以乙酸为基质所产的甲烷占七成，。第一类甲烷菌主要利用氢气和二氧化碳转化为甲烷，还有少许是利用甲酸为基底；乙酸营养型产甲烷菌主要将酸化阶段产生的乙酸转化为甲烷和二氧化碳。氢营养形：4H2+CO2→2H2O+CH4（1.1）乙酸营养形：CH3COOH→CH4+CO2（1.2）以上的厌氧消化各个阶段是连续发生的，各阶段之间相互关系且相互制约和影响ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>张立国</Author><Year>2008</Year><RecNum>168</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[64]</style></DisplayText><record><rec-number>168</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="aat2rt2p6tdvvde5revp5e56vr2sdvzesazv"timestamp="1620675226">168</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>张立国</author></authors></contributors><titles><title>中温两相厌氧消化处理低有机质剩余污泥效能研究</title></titles><dates><year>2008</year></dates><publisher>哈尔滨工业大学</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[64]。1.2影响厌氧消化的因素厌氧消化是由一系列的微生物反应组成，每个消化过程均是由相对应的厌氧微生物进行运转，在这系列的生物化学反应中，多种因素均会对消化过程产生影响，例如温度、酸碱度、C/N比、有毒物质、固体停留时间等等。据研究记载，温度对于剩余污泥消化过程来说是一项重要影响。它会改变污泥消化过程中微生物群落的多样性，同时也会对体系中的主要功能酶造成影响。目前应用较多的是中温和高温消化。在实际应用中，中温消化应用较广，但相比之下，高温消化可以使剩余污泥中的有机物高效转化，促进消化过程中的水解和酸化过程。酸碱度（PH）是厌氧消化过程一项重要参数。利于产甲烷菌活性的适宜范围在6.8-7.2，消化系统温度维持在此范围内有利于系统稳定，防止酸化。据报道，厌氧消化系统进料碳/氮比会对消化过程中产酸的类型和相对优势菌群产生直接影响。最适合厌氧微生物的碳/氮比为12-16，当含氮量降低，碳/氮比大于16时，则可能会抑制厌氧消化过程中有机物的降解。剩余污泥中的含有的有毒有害物质对厌氧消化过程中的微生物的活性影响。如高浓度氨氮、抗生素、重金属、个人护理产品等等。这些物质会对微生物产生毒性。厌氧消化过程中有些微量元素浓度对消化反应的进程也起着重要的作用，微量元素的缺失会对产甲烷速率产生显著影响。参考文献[1] 吴希睿,王峰,杨海真.环境中多环合成麝香的污染现状和研究进展[J].环境科学与技术,2013,2):110-5.[2] 高艳蓬,李桂英,马盛韬,etal.合成麝香的研究新进展与当前挑战:从人体护理、环境污染到人体健康[J].化学进展,2017,09):1082-92.[3] HOMEMV,SILVAJA,RATOLAN,etal.Longlastingperfume–AreviewofsyntheticmusksinWWTPs[J].JournalofEnvironmentalManagement,2015,149(168-92.[4] HEBERERT.Occurrence,fate,andassessmentofpolycyclicmuskresiduesintheaquaticenvironmentofurbanareas-Areview[J].ActaHydrochimicaEtHydrobiologica,2003,30(5-6):227-43.[5] HAWKINSDR,ELSOMLF,KIRKPATRICKD,etal.Dermalabsorptionanddispositionofmuskambrette,muskketoneandmuskxyleneinhumansubjects[J].ToxicologyLetters,2002,131(3):147-51.[6] KROWECHG,HOOVERS,PLUMMERL,etal.IdentifyingChemicalGroupsforBiomonitoring[J].EnvironmentalHealthPerspectives,2016,124(12):A219-A26.[7] 周静.日用化学品用合成麝香[J].日用化学工业,2016,9):530-8.[8] 刘洪涛,梁少霞,李梦婷,etal.人工合成麝香的分析方法及环境污染现状[J].分析测试学报,2017,036(012):1526-35.[9] 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