激活甲烷菌的微量元素及其补充量的确定_李亚新

第一作者:李亚新,男,1941年生,1968年天津大学研究生毕业,1987年获美国南卡罗来纳大学博士学位,教授。*山西省自然科学基金资助项目(No.971021)激活甲烷菌的微量元素及其补充量的确定*李亚新董春娟(太原理工大学环境工程系,太原030024)摘要以血清瓶为间歇反应器,以醋酸钙、乙醇为基质,研究了厌氧消化过程中甲烷菌所需要的微量金属营养元素的种类和优化组合及它们的最佳补充投加量。研究结果表明,厌氧消化过程中微量元素对甲烷菌有激活作用,最佳微量元素组合为Fe,Co,Ni,它们的最佳补充投加分别为1.0mg/L·d,0.1mg/L·d,0.2mg/L·d。关键词甲烷菌微量金属元素激活作用最佳微量元素组合最佳补充投加量DeterminingtracemetalsstimulatingmethanogensandtheirsupplementdosageLiYaxin,DongChunjuan.DepartmentofEnvironmentalEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024Abstract:Usingserumbottleasbatchreactors,theanaerobicdigestionprocessofacetateandethanolwasassayedtodeterminetheoptimumtracemetalscombinationandtheoptimumsupplementdosageforstimulationeffectonmethanogens.Theresultsshowedthatthetracemetalscouldproduceastimulationeffectontheanaerobicdigestion,theoptimumtracemetalscombinationwasFe,Co,Ni.TheoptimumsupplementdosageofFe,Co,Niinthereactorswas1.0mg/L·d;0.1mg/L·d;0.2mg/L·d,respectively.Keywords:MethanogensTracemetalsStimulationOptimumtracemetalscombinationOptimumsupplementdosage人们通常认为废水中除N、P外含有足够的营养元素供微生物生长需要。事实并非如此,一些工业废水常常缺乏甲烷菌必需的除N、P外的营养元素。研究证明,即使对于城市污水、污泥来说,也常由于缺乏铁元素而限制了甲烷菌的活性[1]。环境中的营养条件在很大程度上影响着微生物的生长、基质代谢速率及微生物对毒性物质的反应。微生物生长的世代时间与环境中营养物质浓度有关,营养不足使甲烷菌生长世代时间变长,甚至停止;基质代谢速率也受营养条件的限制,如所需营养都充足的话,它比基质利用速率可以提高数倍;甲烷菌对有毒物质的反应同样也受营养条件的限制,营养充足与否会减弱或加强有毒物质对甲烷菌的影响[1]。美国著名的厌氧生物技术学者Speece[1]指出,由于对甲烷菌营养需要认识不足,已经阻碍了厌氧生物技术的应用和发展。文献[2～5]报道,向厌氧反应器中补充甲烷菌所需的微量金属营养元素可以使出水中VFA浓度降低、气体产率增加、提高处理效率、增加系统稳定性,并能减少毒性物质对甲烷菌的抑制作用。本文研究了厌氧消化过程中甲烷菌所需要的微量金属营养元素的种类和投加量的优化组全。1实验材料和方法用容积为125mL的血清瓶作批处理反应器。用天津东郊污水处理厂的脱水污泥作种泥,加生活污水,用NaHCO3调pH值使其保持在中性范围(pH=6.8～7.2),使污泥产气并逐步恢复活性。以醋酸钙、乙醇为基质,其在反应器中的浓度分别为10g/L和5g/L。每个血清瓶中加入40mL种泥和含有半胱氨酸、KI及充足碱度的营养液10mL。用30%CO2,70%N2的混合气体排气,然后用丁基橡胶塞密封以保持严格厌氧条件,置于35℃恒温箱中培养。反应器中单位有效容积常量营养NH+4-N、PO-4-P和S2-的补充量分别为100、4和10mg/L·d。反应器中单位有效容积微量元素补充投加量示于表1。每日用液体排除法测产气量,以累积产气量作为对比基础。实验分为两部分:(1)加入不同的微量元素组合,用对比实验法确定最佳微量元素组合。加入的微量元素组合如下:·116·环境污染与防治第23卷第3期2001年6月DOI:10.15985/j.cnki.1001-3865.2001.03.010表1反应器单位有效容积中微量元素补充投加量微量元素及化学品分子式补充投加量/mg·(L·d)-1Fe(FeCl2·4H2O)1.00Co(C