微量元素和无机酸根阴离子对厌氧消化的影响

书山东化工收稿日期：２０１９－０３－２１基金项目：浙江省自然科学基金青年基金项目（Ｎｏ：ＬＱ１９Ｅ０６０００６）；嘉兴学院校级大学生科研训练计划（Ｎｏ：ＳＲＴ２０１８Ｂ０６８）作者简介：刘萌萌（１９９９—），女，主要研究微量元素对厌氧发酵技术的影响；孙辰（１９８５—），女，讲师，主要研究生物质厌氧发酵技术。微量元素和无机酸根阴离子对厌氧消化的影响刘萌萌，孙辰，侯芳，汪密密，苗洋，胡士涛，谢云，王欣欣（嘉兴学院生物与化学工程学院，浙江嘉兴３１４００１）摘要：通过厌氧消化进行沼气发酵是微生物参与的有机废弃物处理技术，是有效处理城市垃圾、工业有机废水、畜禽粪便和污水厂剩余污泥的手段。无机酸根阴离子和微量元素是维持厌氧微生物生长代谢和活性的重要组成成分，对沼气工程的稳定运行起重要作用。该文就国内外研究现状对微量元素和酸根阴离子在厌氧发酵系统中的作用进行总结。微量元素和酸根阴离子对厌氧发酵的影响规律的揭示，对沼气工程的稳产高产运行有一定的借鉴意义。关键词：酸根阴离子；微量元素；厌氧消化；重金属污染中图分类号：Ｘ７１２文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０７－０２０４－０３ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＴｒａｃｅＥｌｅｍｅｎｔｓａｎｄＩｎｏｒｇａｎｉｃＡｃｉｄＡｎｉｏｎｓｏｎＡｎａｅｒｏｂｉｃＤｉｇｅｓｔｉｏｎＬｉｕＭｅｎｇｍｅｎｇ，ＳｕｎＣｈｅｎ，ＨｏｕＦａｎｇ，ＷａｎｇＭｉｍｉ，ＭｉａｏＹａｎｇ，ＨｕＳｈｉｔａｏ，ＸｉｅＹｕｎ，ＷａｎｇＸｉｎｘｉｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌ，ＣｈｅｍｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｘｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｘｉｎｇ３１４０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｅｒｏｂｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎｉｓａｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｈａｔｉｎｖｏｌｖｅｓｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｗａｓｔｅｂｙａｖａｒｉｅｔｙｏｆｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ．Ｉｔｉｓｎｏｗｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｐｒｏｍｉｓｉｎｇｍｅａｎｓｏｆｕｔｉｌｉｚｉｎｇｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅ，ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｏｒｇａｎｉｃｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｌｉｖｅｓｔｏｃｋｍａｎｕｒｅａｎｄｓｅｗａｇｅｓｌｕｄｇｅ．Ｉｎｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄａｎｉｏｎｓａｎｄｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｆｏｒｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｇｒｏｗｔｈａｎｄｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓａｎｄｔｈｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌａｃｔｉｖｉｔｙｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｒｏｌｅｏｆｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄａｃｉｄａｎｉｏｎｓｉｎａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｈｅｒｕｌｅｓｏｆｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄａｃｉｄａｎｉｏｎｓｏｎａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇａｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｇａｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｉｄａｎｉｏｎ；ｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｓ；ａｎａｅｒｏｂｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎ；ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ随着农业现代化的飞速发展，秸秆和畜禽粪等农业废弃物对环境造成的污染问题日益突出。如果不能及时有效处理，这些废弃物不仅会对生态环境造成破坏，而且也造成其中可降解有机物资源的浪费。利用厌氧消化技术对农业废弃物进行处理，既有利于生态环境的保护，又可产生清洁能源沼气，具有广阔的应用前景。厌氧消化是一个多种微生物的参与的生物化学反应过程，其中的代谢途径具有多样性和可调控性，微生物之间存在互利共生、种间竞争等多种相互作用，从而使厌氧消化体系形成一个有机的生态系统［１］。厌氧发酵过程通常被人为分为水解、酸化、产氢产乙酸和产甲烷四个阶段。每个阶段中，不同类型厌氧微生物利用上一阶段的产物作为下一阶段的底物进行生化反应。发酵过程的稳定是不同种群的微生物在各自代谢最优条件下协同作用的结果［２］。在稳定运行的厌氧消化体系中，各类有机物（畜禽粪便、农作物秸秆、餐厨垃圾、生活污水等）作为微生物的营养源，经过逐级微生物食物链的新陈代谢功能，最终产生末端产物沼气和沼肥［３］。目前，厌氧消化过程中容易出现酸化抑制产气的问题，尤其是在高负荷厌氧消化条件下，水解与产甲烷两个过程不能较好