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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流氨氮抑制对于餐厨垃圾厌氧发酵的影响研究.精品文档.编号本科生毕业设计（论文）题目：氨氮抑制对于餐厨垃圾厌氧发酵的影响研究 环境与土木工程 学院 环境工程 专业学 号 1003080221 学生姓名 王晓平 指导教师 赵明星 副教授 二一二年六月摘 要餐厨垃圾中富含大量的淀粉和纤维素等有机物质，生物可降解性强，因此生物方法已经逐渐成为处理厨余物的主要发展方向厌氧发酵作为一种生物处理技术，存在着生化抑制效应本课题主要研究氨氮胁迫对产甲烷代谢途径的影响.本实验以厌氧颗粒污泥为菌种，主要研究了以下几个方面的内容：1) 氨氮胁迫对餐厨产气量的影响2)
2、氨氮胁迫对餐厨垃圾厌氧发酵过程中TOC去除率的影响3) 氨氮胁迫对餐厨垃圾厌氧发酵过程中有机酸的影响以及对厌氧发酵过程中产甲烷辅酶F420的影响实验首先通过氨氮负荷梯度实验确定餐厨垃圾厌氧发酵对产甲烷的抑制作用，以及抑制整个反应过程的有机酸种类和浓度，TOC去除率，以及产甲烷过程关键酶辅酶F420影响同时研究氨氮胁迫前后餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷代谢途径的变化情况实验结果表明：1) 不同的氨氮浓度对产气量有一定的影响，随着氨氮浓度的增加，相同反应时间内，餐厨垃圾厌氧发酵的产气量依次减少具体产气数据2)当氨氮浓度大于4500mg/L时，对于TOC的去除率影响较大，去除率较0mg/L的降低30% 3)
3、 不同的氨氮浓度，不仅影响有机酸的种类，也影响反应水解酸化阶段有机酸的产生速率4) 氨氮胁迫对餐厨垃圾厌氧发酵过程中pH的影响不大，pH大约都维持在7. 5)随着浓度的增加，F420呈先增加后减少的趋势变化，当氨氮浓度在1500mg/L时，F420的浓度大约为0.008mmol/L关键词：氨氮胁迫；产甲烷菌；有机酸；F420；TOCABSTRACTFood waste is rich in organic substances such as starch and cellulose, which have strong biodegradability. It has been widely
4、 applied that the treatment of food waste using the biological method, and the anaerobic digestion has become the most promising approach in food waste treatment. The paper investigated the ammonia stress on the metabolic of methane production during anaerobic digestion of food waste for preventing
5、of biochemical inhibition. The study, using anaerobic granular sludge as bacteria inculum in digestion, focused on the following 3 aspects: 1) Ammonia stress on waste food production ; 2) Ammonia stress on the TOC removal of food waste anaerobic fermentation process, ; 3) Ammonia stress on the influ
6、ence of organic acids in the food waste anaerobic fermentation process and the impact on the anaerobic fermentation process of a special enzyme F420. The main results were as follows: 1) TThe ammonia concentration has some influence on gas production with the increase ofammonia concentration, the sa
7、me reaction time, anaerobic fermentation of food wastegas production in order to reduce . 2) When the ammonia concentration greater than 4,500 mg /L influenced, for TOC removal, the removal efficiency of 30% was significantly lower than the 0 mg / L. 3) Different concentrations of ammonia, not only
8、affect the types of organic acids, but also affect the production rate of the reaction hydrolysis acidification phase organic acids. 4)Ammonia stress is not on the food waste anaerobic fermentation process, pH, the pH approximately maintained at 7. 5)With the increase of the concentration, the F420
9、is to first increase and then a decreasing trend change, when the ammonia concentration of 1500mg / L, the F420 is the concentration of approximately 0.008mmol / L. Key word: ammonia stress; methanogen; Organic acids ; F420; TOC摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 立项背景11.2 餐厨垃圾的特征21.3 国内外研究现状21.4 厌氧发酵产甲烷机理31.4.
10、1 发酵产酸阶段31.4.2 产氢产乙酸阶段41.4.3 产甲烷阶段4第2章 材料与方法72.1 实验材料72.1.1 实验装置72.1.2 污泥和餐厨垃圾来源72.1.3 主要实验试剂72.1.4 主要仪器设备72.2实验分析测定方法82.2.1 产气量的测定82.2.2 辅酶F420的测定82.2.4 其他测定方法9第3章 结果与讨论113.1 体系产气量变化情况113.1.1 取样点的确定113.1.2 不同氨氮浓度体系最终产气量113.1.3 体系氨氮变化123.1.4 pH变化情况123.2 体系有机碳的变化情况133.2.1 体系液体TOC变化133.2.2 体系总TOC的变化量1
11、43.3 体系有机酸的变化情况153.3.1 水解酸化阶段有机酸变化153.3.2 反应结束时有机酸变化情况153.4 辅酶F420变化情况16第4章 结论与展望174.1结论174.1.1氨氮胁迫对餐厨垃圾产气量的影响174.1.2氨氮胁迫对TOC去除率的影响174.1.3氨氮胁迫对于有机酸的影响174.1.4 氨氮胁迫对于其他指标的影响174.2不足之处及未来展望174.2.1 不足之处174.2.2 未来展望17参考文献19致谢21第1章 绪论1.1 立项背景随着人民生活水平的提高，我国垃圾中有机成分所占比例越来越高特别是垃圾中的可降解有机垃圾，其中就包括餐厨垃圾，如果让这些垃圾在环境中
12、自然降解，将产生大量的有机污染物，污染水体、空气及土壤等各种环境介质，对生态环境构成直接威胁在上海，北京等大城市，目前餐厨垃圾日产量都超过1000吨，且有不同的增长趋势1,2007年我国的餐厨垃圾量约为9000万吨，且每年以10%的速度递增2据报道，餐厨垃圾已经占到城市固体废弃物的50%-70%3，餐厨垃圾目前已是城市环境污染主要来源之一，严重威胁人们的日常生活及身体健康餐厨垃圾的危害主要有4,5：1，餐厨垃圾有机物含量高，容易腐败变质，产生恶臭，污染大气环境；2，餐厨垃圾有病源菌，随意堆放容易滋生蚊蝇，传播疾病：3，餐厨垃圾含水率较高，运输过程中会发生滴漏现象，污染市镇环境，甚至地下水；4,
13、餐厨垃圾数量巨大，给城市垃圾处理带来难度，大大提高处理成本目前餐厨垃圾问题已经对人们的日常生活和环境构成重大危害，解决餐厨垃圾的处置问题是一项重要而紧迫的任务，也是破解日益严重的垃圾包围城市困境的重要手段之一，这已经引起政府和人们的高度重视，研究餐厨垃圾减量化，无害化和资源化利用，已成为我国经济社会可持续发展的迫切需要6而厌氧发酵就是其中一种手段厌氧消化能大批量的处理有机废弃物7，在处理中又能得到甲烷和氢气等具有环境友好性的气体，因此越来越受到人们的重视8-10厌氧发酵处理餐厨垃圾与其他技术相比具有如下优点：厌氧消化后产生的沼气是清洁能源；固体物质被消化以后可以得到高质量的有机肥料和土壤改良剂
14、；在有机物质转变成甲烷的过程中实现了垃圾的减量化；与好氧过程相比，厌氧消化过程不需要氧气，降低动力消耗，因而使用成本降低；厌氧消化减少了温室效应气体的排放量作为发酵产物的甲烷，也是一种具有较高利用价值的清洁能源是一种理想的气体燃料，1 mol甲烷燃烧可产生882.58 kJ热量在标准状态下（0 ，101.33 kPa）每m3甲烷可产生热量39400.8 kJ，理论上相当电量10.94 kWh（1.0 kWh=3600 kJ）甲烷的用途也十分广泛.1、作为工业气体燃料，用于发电、陶瓷、玻壳、工艺玻璃等2、作为清洁燃料，汽化后供城市居民使用，具有安全、方便、快捷、污染小的特点3、作为代用汽车燃料使
15、用11作为汽车发动机燃料，发动机仅需作适当改装，运行又安全可靠，而且噪声低污染小，特别是在排放法规日益严格的今天，排气明显改善4、作为城市管道天然气的调峰，对民用燃气系统的用气量进行调节5、作为冷源用于生产速冻食品，以及塑料、橡胶的低温粉碎等，也可用于海水淡化和电缆冷却等甲烷是一种人工可制取、使用方便、清洁高效的生态能源，例如可以做为代用汽车燃料,而对甲烷发酵过程进行强化研究不但可以创造可观的经济利益，而且还可以废物回收再利用，减轻环境负担据估算，城市污水处理厂采用好氧二级处理工艺，其污泥厌氧处理所产生的甲烷足够满足污水厂运行所需要的能量12因此甲烷发酵厌氧处理技术把污染物去除和能源回收相结合
16、，成本低廉，正成为世界各国争相研究和开发的热门技术深入研究甲烷发酵的促进技术、促进机理从而提高产气量及甲烷浓度对于提高废弃物资源化利用率，大力推广沼气工程具有重要意义写一些厌氧消化过程中氨氮抑制的危害本课题致力于厌氧发酵条件下氨氮胁迫对产甲烷菌代谢途径的影响对如何提高微生物对氨氮的耐受能力，有效解决发酵产物氨氮对发酵的反馈抑制作用有着重要的研究和现实意义1.2 餐厨垃圾的特征餐饮有机垃圾即为饮食消费后的食物残余，俗称“泔脚”在我国，餐饮有机垃圾长期以来都直接作为饲料养猪近年来，考虑到食物链短循环可能带来的疾病感染风险和防止非法炼制与销售食用油品现象，是城市生活垃圾的主要组成部分餐厨垃圾主要成分
17、包括米和面粉类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等，从化学组成上，有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐厨余的主要特点是有机物含量丰富、水分含量高、易腐烂，其性状和气味都会对环境卫生造成恶劣影响，且容易滋长病原微生物、霉菌毒素等有害物质专家认为，营养丰富的餐厨垃圾是宝贵的可再生资源但由于尚未引起重视，处置方法不当，它已成为影响食品安全和生态安全的潜在危险源虽然处置不当会产生严重的后果，但餐厨垃圾也并非一无是处.国家发改委环资司副司长何炳光指出，餐厨垃圾具有废物与资源的双重特性，可以说是典型的“放错了地方”的资源 从收集角度看，餐厨垃圾处理的关键在于垃圾产生的初始就分类放置，这是餐厨垃圾真正得以处理的
18、重要前提131.3 国内外研究现状 抑制的一般性定义是：对生物功能的损害，2002年，IWA的厌氧消化数学模型课题组对此作了进一步定义14杀生性抑制是指反应毒性，通常是不可逆的，例如LCFA、清洁剂、醛、硝基化合物、氰化物、抗生素和亲电子试剂对生物的抑制作用；生物平衡抑制是指非反应性毒性，通常可以是可逆的，例如产物、弱酸/碱（包括VFA、NH3、H2S）、pH、阳离子以及任何其他能破坏细菌生理平衡的物质对生物的抑制作用 不同的微生物种群对于氨氮的抑制性是不同的首先经过高浓度氨氮驯化过的甲烷菌对氨氮的抑制有更高的抵抗能力，因此在处理高氮有机废物的过程中，为了保持稳定的甲烷产量，对于甲烷菌的驯化是
19、必要的Velsen15指出，在氨氮浓度为2420mg/L 下驯化过的甲烷菌能够在氨氮浓度达到3000 mg/L 的时候快速产生甲烷，且没有任何的滞后反应此外，氨氮对于产乙酸产甲烷菌和产氢产甲烷菌的抑制程度是不同的，对此目前尚有争论Koster16认为，相对于产氢产甲烷菌而言，在氨氮浓度已经超过1700 mg/L 时，氨氮对于产乙酸产甲烷菌代谢的抑制性更强Angeli 和Ahring17 也认为产乙酸产甲烷菌比产氢产甲烷菌对氨氮更敏感而Wiegant 和 Zeeman18却认为氨氮(3500 mg/L)抑制了产氢产甲烷菌，但产乙酸产甲烷菌在氨氮达到4500 mg/L 时仍未受到抑制 Fujish
20、ima19在研究脱水污泥厌氧消化的过程中得到了与Wiegant 和 Zeeman 同样的研究结论两种不同的结论也许与所接种的甲烷菌是否经过驯化有关在Fujishima 和Wiegant andZeeman 的研究中使用的甲烷菌是经过驯化的，而在Angeli 和 Ahring 的研究中接种的甲烷菌未经过驯化，但与菌种本身的特性是否相关还需要去验证，因此氨氮对于两种甲烷菌的抑制性影响还有待于进一步地研究目前，有机废物的厌氧消化处理大多是在中温下进行的在中温消化的情况下，当氨氮积累到一定浓度时，甲烷菌会失去活性Poggi等20研究了城市生活垃圾和剩余污泥中温厌氧消化过程中氨氮的抑制情况，以NH4CL
21、 来调节进料的C/N，以VS 去除率、产气量、甲烷的含量、pH 和挥发有机酸来判定反应器的运行效果，结果发现：随着NH4CL 的增加，VS 去除率、产气量、甲烷的含量逐渐下降，pH 下降，挥发性有机酸的含量升高，并且在挥发性有机酸中丙酸和丁酸高温条件对于有机废物的降解和病原菌的杀灭是更有效的，尤其对于那些将厌氧消化以后稳定化的废物用于土地处理时，高温处理就显得尤为必要在高温条件下，自由NH3 的浓度比中温条件下要高，毒性抑制就更为显著21而且在高温和中温的条件下，微生物对氨氮抑制的耐受力也是不同的Gallert 和Winter 22在研究分选后有机垃圾中温和高温条件下厌氧消化过程中氨氮对甲烷产
22、量的影响时发现，在高温过程中，虽然产生了更多的气体，但其中甲烷的含量却很低，这是由于和中温消化相比，高温过程产生了更高浓度的氨氮高温过程中产生了1.4mg/L 的NH4+-N，而在中温过程中只产生了1 mg/L 的NH4+-N氨氮对甲烷产生和葡萄糖降解的抑制性研究显示：在中温消化的过程中，氨氮的半毒性抑制常数分别为3 mg/L 和3.7 mg/L（对应的游离氨的浓度分别为0.22 mg/L 和0.28 mg/L），在高温厌氧消化的过程中，氨氮的半毒性抑制常数分别为3.5 mg/L 和3.4 mg/L（对应的游离氨的浓度分别为0.69 mg/L 和0.68 mg/L），可见高温微生物耐受最大NH
23、4+-N 的浓度是中温微生物的两倍1.4 厌氧发酵产甲烷机理有机物厌氧消化一般分为水解酸化、产氢产乙酸和产甲烷三个阶段，有机酸的产生、累积以及消耗与以下几个阶段密不可分：一般可以用图1-1描述 图1-1 厌氧发酵过程图1.4.1 发酵产酸阶段这是一种不完全或不彻底的有机物厌氧发酵过程在此过程中，溶解性的有机物被转化为以挥发性有机脂肪酸为主的中间产物，因此这一过程也成为酸化.酸化过程是由大量的、多种多样的发酵细菌完成的其中重要的类群有梭状芽孢杆菌（Clostridium）和拟杆菌（Bacteriodes），它们大多数是严格的厌氧菌，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起
24、到保护像甲烷菌这样严格厌氧菌免受氧的损害和抑制透过细胞膜进入细菌体内的单糖，先经EMP途径转化为丙酮酸，然后因不同的微生物其发酵类型不同，产生各种酸、醇、酮等，其反应如下：C6H12O62CH3CH2OH（乙醇）2CO2C6H12O62CH3CHOHCOOH（乳酸）C6H12O6CH3CH2COOH（丙酸）CH3COOHHCOOHC6H12O6CH3CH2CH2COOH（丁酸）2CO22H21.4.2 产氢产乙酸阶段发酵酸化阶段的产物在产乙酸阶段被乙酸菌转化为乙酸、氢气和二氧化碳.通过对标准条件下乙醇、丁酸和丙酸转化为乙酸反应的自由能进行计算：CH3COOHH2OCH3COO-H+2H2CH3
25、CH2CH2COO-2H2O2CH3COO-H+2H2 G048.1kJ/molCH3CH2COO-3H2OCH3COO-H+HCO33H2 G076.1kJ/mol发现它们在标准条件下会被降解，只有在产氢产乙酸菌（OHPA菌）产生的氢被利用氢的产甲烷菌的有效利用，系统中的氢维持在较低的分压，反应的自由能成为负值时，反应方向自发进行通常把能将丙酸、丁酸和其他高级脂肪酸转化为乙酸的微生物统称为OHPA菌在厌氧反应过程中，由于OHPA菌代谢产生乙酸的氢气约占总产甲烷菌基质的54%由于这类微生物耐受pH值波动的能力较差，因此在厌氧降解过程中应该将pH值控制在中性的范围，并保持稳定；此外，OHPA菌的
26、倍增周期为26 d，生长速率比产甲烷菌还慢一旦OHPA菌受到抑制，反应液中就会积累高浓度的丙酸和丁酸，其中前者对细菌的毒害作用很大一般情况下，发酵细菌和OHPA菌的生长和代谢有赖于产甲烷菌等为其处置基质上脱下氢除了甲烷菌可以利用氢以外，硫酸盐还原菌和脱氮菌也能消耗氢另外少量同型产乙酸菌利用氢作电子供体，将二氧化碳还原为乙酸，如：HCO3-4H2H+CH3COO-H2O G070.3 kJ/mol1.4.3 产甲烷阶段在这一阶段，起主导作用的产甲烷菌通过以下两个途径之一，将乙酸、氢气、碳酸、甲酸、和甲醇等转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞质其一是在二氧化碳存在时利用氢气生成甲烷；其二是利用乙酸生成甲
27、烷利用乙酸的产甲烷菌有索氏甲烷丝菌（Methanothrix soehngenii）和巴氏产甲烷八叠球菌（Methanosarina barkeri），两者的生长速率差别较大.在一般的厌氧发酵反应器中，约70的甲烷菌由乙酸分解而来，30由氢气还原二氧化碳而来利用乙酸：CH3COOHCH4 + CO2利用 H2 和CO2：4H2 + CO22CH4 + 2CO2此外还发生如下反应：HCOO-2H+CH4CO2HCO3- G032.9 kJ/mol以上过程中产生的二氧化碳在中性溶液中以碳酸盐的形式存在综上各阶段有机酸产生以及利用过程可以发现：在酸化阶段，可溶性有机物被大量、多种发酵菌转化为以挥发性
28、有机脂肪酸为主的中间产物，主要有乙酸、丙酸、丁酸、乳酸以及乙醇等有机物；在产氢产乙酸阶段，酸化阶段的产物被产氢产乙酸菌（OHPA菌）转化为乙酸、氢气和二氧化碳，乙酸大量产生；在产甲烷阶段，起主导作用的产甲烷菌将乙酸、氢气、碳酸、甲酸、和甲醇等转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞质，消耗大量的有机酸的酸性物质1.5 氨氮的产生机理 在有机垃圾厌氧消化的过程中，氮的平衡是非常重要的因素，尽管进入消化系统中的硝酸盐能被还原成氮气，但其仍将存在于系统中由于厌氧微生物细胞的增殖很少，只有很少的氮转化为细胞，大部分可生物降解的有机氮都被还原为消化液中的NH4+-N，因此消化液中氨氮的浓度都高于进料的氨氮浓度，系
29、统中的总氮是守恒的 氨态氮主要是通过氨基酸的降解产生，其分解主要通过偶联进行氧化还原脱氮反应，这需要两种氨基酸同时参与，其中一个氨基酸分子进行氧化脱氮，同时产生的质子使另外一个氨基酸的两个分子还原，两个过程同时伴随着氨基酸的去除如丙氨酸和甘氨酸的降解：CH3CHNH2COOH（丙氨酸）2H2OCH3COOHCO2NH34H+CH2NH2COOH（甘氨酸）4H+2CH3COOH2NH3两个反应合并即为：CH3CHNH2COOH2CH2NH2COOH2H2O3CH3COOHCO23NH3由于氨基酸的降解的能够产生 NH3，因此在这一过程会影响到溶液的pH 值NH3 的存在对厌氧过程非常重要，一方面
30、，NH3 是微生物的营养物质，细菌利用氨氮作为其氮源，另一方面，NH3 如果其浓度过高就会快速抑制甲烷菌的活性1.6研究的目的和意义1.6.1 研究的意义 在我国垃圾结构中，餐厨垃圾约占40%，其所占比例之大，适合集中收集和集中处理，而根据垃圾有机含量高和易生物降解的特性，采用生物技术发酵产气，是实现餐厨垃圾减量化，资源化和无害化处理较安全可行的方法有机物厌氧发酵一般分为水解、酸化、产乙酸和产甲烷四个阶段，每个阶段都是在不同的微生物作用下完成的，其中，在发酵过程中，餐厨垃圾中所含的蛋白质会通过反应生成氨氮，少量的氨氮，会在反应中作为微生物氮源的来源，促进反应的进行，但是，随着反应的进一步进行，
31、会产生大量的氨氮，反过来又会对微生物的活性产生抑制作用本课题致力于厌氧发酵条件下氨氮对产甲烷菌活性的影响对如何提高微生物对氨氮的耐受能力，控制氨氮浓度对发酵的反馈抑制作用有着重要的研究和现实意义1.6.2 研究的目的本文通过研究不同物料配比以及不同氨氮胁迫对产甲烷过程的影响来解决产甲烷过程中氨氮抑制这个难点，通过这一方式不仅解决了大量餐厨垃圾的处置问题，避免了由此造成的环境污染，而且获得了可再生能源沼气，产生可观的经济效益，实现了餐厨垃圾资源化利用的最大化1.7 研究的内容 1、本课题采用摇瓶实验，通过对发酵过程中甲烷产率等评价指标的跟踪测定，通过产气速率，判断反应的抑制强弱2、对驯化后的厌氧
32、污泥在不同梯度氨氮浓度下的反应状况的测定包括：有机酸，氨氮，TOC，TS，沉降性以及F420，定性和定量测定 3、通过对不同浓度下的反应中个指标的测定，找出最适宜反应浓度，并了解不同浓度下的反应速率比和有机废物的利用情况 第2章 材料与方法2.1 实验材料2.1.1 实验装置 实验中使用实验装置为图(2-1)所示的甲烷潜力测试仪器，产生的气体在线收集图2-1 甲烷潜力测试器2.1.2 污泥和餐厨垃圾来源 反应底物以米饭，蔬菜，猪肉作为原材料模拟餐厨垃圾，其中米饭，蔬菜，精猪肉的TS配比为7:2:1，餐厨垃圾TS为20%，污泥为餐厨垃圾处理厂用于处理餐厨垃圾的污泥（TS为4%）2.1.3 主要实
33、验试剂表2-1 主要实验试剂试剂名称规格生产厂家乙醇A.R国药集团化学试剂有限公司乙酸A.R国药集团化学试剂有限公司乙氰色谱纯江苏汉邦科技有限公司H2SO4A.R国药集团化学试剂有限公司NaOHA.R国药集团化学试剂有限公司盐酸A.R国药集团化学试剂有限公司氯化铵A.R国药集团化学试剂有限公司十二水硫酸亚铁A.R国药集团化学试剂有限公司重铬酸钾A.R国药集团化学试剂有限公司硝普钠国药集团化学试剂有限公司水杨酸A.R国药集团化学试剂有限公司次氯酸钠A.R国药集团化学试剂有限公司2.1.4 主要仪器设备表2-2 主要实验试剂仪器名称生产厂家高效液相色谱分析仪Dinox Ultimete 3000紫
34、外分光光度计上海美谱达仪器有限公司马弗炉上海仪表集团公司制造三部上海佳敏仪表有限公司水浴锅国立常州试验设备研究所pH计梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司台式离心机TGL-16G上海安亭科学仪器厂电热恒温鼓风干燥箱上海精密实验设备有限公司2.2实验分析测定方法2.2.1 产气量的测定采用排水集气法，即用图2-1的装置图收集气体置于55 恒温室中，定时记录甲烷的累积产量，直至甲烷累积产量停止增加时，结束实验.期间，每12 h摇动血清瓶一次2.2.2 辅酶F420的测定1）测定原理辅酶F420是一种低分子量的荧光物质，当它被氧化时，在紫外线的激发下会产生荧光，在420nm处有最大吸收峰2）试剂生理盐
35、水：0.9% 乙醇（或异丙醇）：无水乙醇NAOH：4 mol/L HCL：6 mol/L 3）步骤235克湿污泥加水至15ml4000 rpm，15min，离心弃去上清液沉淀加水至15ml4000 rpm，15min，离心弃去上清液沉淀加水至15ml4000 rpm，15min，离心沉淀加生理盐水至15ml,浸泡30min15ml水至15ml弃去上清液4000 rpm，15min，离心沉淀加水至15ml15ml水至15ml弃去上清液水域加热（95-100, 30min）玻璃棒不断搅拌,冷却后4000 rpm，15min，离心上清液亮黄色提取液，记录体积取相同体积的上清液两份以2:1的比例加乙醇
36、乙醇：提取液加数滴4mol/LNaOH，使pH=13.5加数滴6mol/LHCl使pH3搅拌混合，沉淀2小时试样参比样10000 rpm，15min，离心沉淀弃去图2-2 颗粒污泥样品预处理步骤这个图放在一页上，不要分在两页用紫外可见光光度计在波长420 nm下测定.计算公式如下：C = (A1-A0) f l式中：C 污泥中的辅酶F420 浓度(mmol/L)；A1 试样在420 nm下的吸光度值；A0 参比样在420 nm下的吸光度值；f 稀释倍数；l 比色皿厚度(cm)； 辅酶F420 的毫摩尔消光系数(l/cmmmol)，在pH=13.5时= 54.3在求出污泥混合液的辅酶F420浓度
37、C后，可以根据污泥液的VSS浓度求出污泥内的辅酶F420含量，计算公式：CX = CX式中：Cx污泥中辅酶F420 的含量(mmol/gVSS)；C 污泥混合液中辅酶F420 的浓度(mmol/L)；X 污泥中的VSS浓度(gVSS/L)(1) 辅酶易发生光解现象，特别是碱性条件下，因此需要避光，操作过程中尽量减少或避免光照.(2) 碱性pH 的调节需要十分精确，酸pH的调节要小于3若加酸时出现混浊，可10000 r/min 离心15 min，取上清液分为2等分一份将pH回调至13.5.(3) 参比样和待测样的稀释倍数必须一样，测定过程中应准确记录因加酸加碱引起的体积变化，补充蒸馏水维持参比样
38、具有相同的体积，算出稀释倍数f2.2.4 其他测定方法1）有机酸的测定：有机酸测定采用液相色谱法，柱子为ZORBAX SB-Aq柱，柱长1504.6 mm，5 m；流动相：1乙腈、99 0.02 M NaH2PO4、调pH至2.0(用磷酸调节)；流动相流速：0.5 mL/min；进样量：10 L；柱温：30 ；检测器：紫外检测器（210 nm）2） TOC的测定： 取样品2g放入坩埚中于105度烘箱中2小时取出冷却后分别装入2个样品冢中大约控制在0.1g左右，分别放入TOC测定仪中测定TC和IC最后得出结果3）TS和VS的测定：总固体（TS）指式样在一定温度下蒸发至恒重所剩余的总量，它包括样品
39、中的悬浮物，胶体物和溶解性物质，既有有机物也有无机物.挥发性固体（VS）则表示水样中的悬浮物，胶体和溶解性物质中有机物的量总固体中的灰分是经灼烧后残渣的量操作步骤：将坩埚洗净后在600 oC马弗炉中灼烧1 h，取出冷却，称至恒重，记作ag；取适当水样或污泥置于坩埚内称重，记作bg，然后放入干燥箱内在105 oC下干燥至恒重，记作cg；将干燥后的样品放入马弗炉内，在600 oC灼烧2 h，取出冷却称重，记作dg.4） 氨氮的测定：水杨酸法测定.(1)实验材料：1 铵标准贮备液 称取3.819g经100干燥过的氯化铵（NH4Cl）溶于水中，移入1000ml容量瓶中，稀释至标线此溶液每毫升含1.00
40、mg氨氮2 铵标准中间液 吸取10.00ml铵标准贮备液移取100ml容量瓶中，稀释至标线此溶液每毫升含0.10mg氨氮3 铵标准使用液 吸取10.00ml铵标准中间液移入1000ml容量瓶中，稀释至标线此溶液每毫升含1.00g氨氮临用时配置4 显色液 称取50g水杨酸C6H4（OH）COOH，加入100ml水，再加入160ml 2mol/L氢氧化钠溶液，搅拌使之完全溶解另称取50g酒石酸钾钠溶于水中，与上述溶液合并移入1000ml容量瓶中，稀释至标线存放于棕色玻瓶中，本试剂至少稳定一个月 注： 若水杨酸未能全部溶解，可再加入数毫升氢氧化钠溶液，直至完全溶解为止，最后溶液的pH值为6.06.5
41、5 次氯酸钠溶液 取市售或自行制备的次氯酸钠溶液，经标定后，用氢氧化钠溶液稀释成含有效氯浓度为0.35%（m/V），游离碱浓度为0.75mol/L（以NaOH计）的次氯酸钠溶液存放于棕色滴瓶内，本试剂可稳定一星期6 亚硝基铁氰化钠溶液 称取0.1g亚硝基铁氰化钠Na2Fe（CN）6NO2H2O置于10ml具塞比色管中，溶于水，稀释至标线此溶液临用前配制7 清洗溶液 称取100g氢氧化钾溶于100ml水中，冷却后与900ml 95%（V/V）乙醇混合，贮于聚乙烯瓶内（2）步骤1 校准曲线的绘制 吸取0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00ml铵标准使用液于10ml比色管中，用水稀释至
42、8ml，加入1.00ml显色液和2滴亚硝基铁氰化钠溶液，混匀再滴加2滴次氯酸钠溶液，稀释至标线，充分混匀放置1h后，在波长697nm处，用光程为10mm的比色皿，以水为参比，测量吸光度 由测得的吸光度，减去空白管的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氨氮含量（g）对校正吸光度的校准曲线2 水样的测定 分取适量经预处理的水样（稀释1000倍使氨氮含量不超过8g）至10ml比色管中，加水稀释至8ml，与校准曲线相同操作，进行显色和测量吸光度第3章 结果与讨论3.1 反应体系产气量变化情况3.1.1 取样点的确定本实验用气体收集装置，通过对已有文献的分析，采用总量为400g（TS为4%）的长期用于处理餐
43、厨垃圾的污泥作为接种微生物，餐厨垃圾的量为20g(TS为20%），控制在TOC含量在1g左右，实验在55 oC的水浴锅中进行，用气体采集的仪器收集 在批次实验中，氨氮的浓度分别控制为0mg/L，1500mg/L，3000mg/L，4500mg/L，6000mg/L 这一段写在第二章实验方法里如图（3-1）所示，体系在10小时时迎来第一次产气高峰，这是水解酸化阶段产CO2的高峰期，随着反应的进行，120小时左右迎来第二次产气高峰，这是厌氧消化中产甲烷阶段的高峰期由此，样品采样时间选为0h，5h，15h，38h，50h，72h，95h，120h，211h，250h结合图3-2也可以看出，取样点大多
44、为速率变化较大的点 图3-1不同氨氮浓度梯度产气量图3.1.2 不同氨氮浓度体系最终产气量 图3-2不同氨氮浓度体系产气量图（图例去掉，横坐标1，2。是什么？）由图（3-2）可知，随着氨氮浓度的增加，反应体系的产气能力下降，由于污泥取自餐厨垃圾处理厂处理餐厨垃圾的污泥，经过一定的驯化，有一定的耐受性，当氨氮浓度从0mg/L上升到1500mg/L，3000mg/L，4500mg/L时，在反应结束时，气体的产量只有较少下降，下降大约在5%左右，而当氨氮浓度达到4500mg/L时，再增加氨氮的浓度，产气量的变化明显增大 由此可以知道，氨氮对于厌氧消化中气体的产生有一定的抑制作用，会破坏产甲烷菌等微生
45、物的活性随着氨氮浓度的提升，抑制会越明显，由其当氨氮浓度大于4500mg/L时，即使驯化过的污泥，产气量下降依旧较大 3.1.3 反应体系氨氮变化 图3-3 体系氨氮浓度 由图3-3可知，体系中的氨氮浓度都保持稳定，结合图3-1和3-2也可以确定不同的氨氮浓度对厌氧消化过程的抑制效果不同随着氨氮浓度的提升，体系的产气量明显降低，因此，可以从中推断出，在产气过程中，氨氮对其中的微生物活性有一定的抑制作用，并且，氨氮的浓度越高，抑制越强3.1.4 pH变化情况图3-4 pH随时间变化图由图（3-4）可知，体系的pH大约都维持在7左右结合图3-3可以推断出氨氮的存在，对于反应体系的pH的稳定有一定的作用，在水解酸化阶段，在没有氨氮的情况下，产出的酸会是体系的pH有所下降，但由于氨氮的作用，氨氮会使体系的pH相应的有所上升，从而可以使体系的pH稳定在7左右，使体系不随着水解酸化的进行导致pH的下降甚至酸化，因此，一定的氨氮也对厌氧消化起着有益的作用，可以保持体系pH的稳定3.2 反应体系有机碳的变化情况3.2.1 反应体系液体TOC变化图3-5 液体中