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目录1 拼音táng jiào jiě2 注解糖酵解是指1（含6个碳）酶促降解成2分子（含3个碳原子）的过程，共包括10步连续的酶促。酵解是在动植物和许多中普遍存在的糖途径。不同的糖酵解过程的差异，仅在于其速度的调节方式和产物丙酮酸如何进一步。酵解后，丙酮酸有3条重要去路。在中，酵解仅是葡萄糖彻底氧化生成CO2和水的最初阶段。酵解生成的丙酮酸进一步氧化，经以CO2的形式丢失其，转变成乙酰的乙。随后在分子氧的参与下，乙酰基经三彻底氧化成CO2和H2O。这是需氧的动植物中丙酮酸的分解代谢途径。丙酮酸的第2条是还原成。当某些动物必须在无氧的条件下完成其时（特别是强烈收缩的），由于缺氧，从葡萄糖生成的丙酮酸不能进一步氧化，便还原成乳酸。这个过程叫做无氧酵解，是骨骼肌强烈时的重要（）来源。乳酸也是进行乳酸的厌氧微生物的酵解产物，是引起变酸和发酵制成的有淡酸味道的原因。丙酮酸的第3条主要代谢途径是生成。在等微生物中，葡萄糖酵解产生的丙酮酸在无氧条件下转变成乙醇和CO2，这个过程叫做生醇发酵或发酵。发酵是一个普通的词，表示生物为获取ATP所进行的葡萄糖或其他有机物的无氧分解，因物种不同而生成不同的产物。因为生物首先在缺少的中出现，葡萄糖的无氧分解是从有机燃料分子获取的生物机制中最古老的类型。葡萄糖分子蕴藏很多能量，是大多数生物的主要物质。葡萄糖彻底氧化分解成CO2和水可产生能量686千卡/，而酵解产生3碳丙酮酸或乳酸，所产生的能量有限。每摩尔葡萄糖经无氧酵解生成乳酸，仅释放能量47千卡，占总能量的（47/686）6.9％。酵解与二（）与磷酸（）生成三磷酸腺苷（ATP）的反应偶联，葡萄糖分解所释放的能量，除一部分以热能的形式散失外（可以维持），其他转化为ATP的形式才能作功，为机体所利用。以葡萄糖分解产生乳酸为例，整个无氧酵解过程可分为两个阶段。第1阶段的结果是：含6个碳原子的葡萄糖转变成2分子的3-磷酸醛（含3个碳），在这个阶段中糖磷酸化时消耗ATP。第2个阶段是：3-磷酸甘油醛转变成乳酸。这个阶段与生成ATP的反应偶联，有两步反应产生ATP；还有一步，产生还原型的（NADH H ）。此用于丙酮酸还原成乳酸的反应中，本身转变成氧化型（NAD ）。总的方是：葡萄糖 2Pi 2ADP→2乳酸 2ATP 2H2O，即在每分子葡萄糖转变成2分子乳酸的过程中净生成2分子ATP，这个过程虽包含一个脱氢反应，但整个过程可在无氧条件下进行。在有氧情况下，丙酮酸不还原成乳酸而是进一步氧化分解；酵解过程所产生的NADH H 通过将氢给氧，可多产生（2×3）=6个ATP分子。虽然无氧酵解产生的能量较少，葡萄糖分解到乳酸阶段并不是浪费，而是不经过氧化反应，就能从葡萄糖获取的成功手段；它可以完成独特的功能，特别在某些动物的活动中非常重要。后入血的乳酸，在恢复期内，可在肝中再转变成重新利用。大多数骨骼肌含有红和白纤维两种纤维。白纤维的收缩速度很快，含有的较少，主要从糖的无氧酵解获得能量；因此只能作的、高速度的功。与此，红纤维收缩较慢，富含线粒体，主要通过能源物质的有氧氧化来得到能量，有持久的活性。家的飞肌几乎全由白纤维组成，只能作极短时间的飞行。马的腿肌主要含红纤维，能长期奔跑。一般说，小动物的能快速地向其肌肉输送足够的氧，以避免在无氧的条件用肌。如候鸟作长距离高速飞行，中途也不休息。许多中等、善跑动物的红肌中，也有必要的，较大的动物一般在正常的中动作，遇到意外事故时才有激烈的肌肉活动。因为其不能供应维持肌肉有氧代谢所需的氧。如鳄鱼平时又懒又迟钝，可是当受时能在一眨眼间发起袭击，用有力的尾巴猛抽。在这种快速的意外动作中，从贮量不多的肌糖原无氧酵解获取能量，事后许多小时的休息或恢复期，以再合成肌糖原和清除肌肉和中积累的高浓度乳酸。对于人类来说，突发的肌肉活动，如100米短跑，也主要依靠肌糖原的无氧酵解。短跑时糖酵解的速度可增加达1000倍左右。高速度的酵解在短期内可为短跑者提供足够的能量。按肌糖原完全耗尽计算，可维持全速短跑80秒，但实际上全速短跑持续时间最多不超过20秒，说明肌糖原仅消耗不到一半。跑后要休息到呼吸速度恢复正常才意味着积累的乳酸已清除，肌糖原也达到正常的贮量。一个训练有素的运动100米跑后只需要不到半小时的恢复期。有时糖酵解专指糖的无氧酵解。相关文献
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编辑QQ群：8511895 （不接受疾病咨询）结构，内膜向中心腔内折叠形成嵴，嵴的表面ATP合；微管和微丝之间的纤维，除了有支架作用外，还与细胞；腺嘌呤二核苷酸还原态（FADH2）1分子丙酮酸经；肌原纤维上由于屈光性不同，呈现明亮部和暗部，明亮；薄壁组织存在于植物体的各个部位，构成植物体各器官；
结构，内膜向中心腔内折叠形成嵴，嵴的表面ATP合成酶复合体；在两层被膜之间及中心腔内是可溶性蛋白为主的基质，基质中有上百种酶和少量DNA，内腔和嵴表面是主要的功能区域。线粒体的主要功能是进行呼吸作用。 3）、内质网：内质网是由膜构成的网状管道系统，延伸与扩展成为各类管、泡、腔交织的状态。内质网有粗糙内质网和光滑内质网两种类型。内质网由两层平行的单层膜中间夹一个管的空间构成。粗糙内质网的主要功能是合成蛋白质。光滑内质网的主要功能是合成和运输类脂和多糖。 4）、高尔基体：高尔基体是由泡囊或槽库组成，在外侧形成小泡。高尔基体具有分泌物的储存、浓缩、积聚和转运功能，分泌物主要是多糖、多糖蛋白质复合体等。 5）、核蛋白体：是直径170―230?的小颗粒，无膜包被，主要成分：蛋白质约占60%，RNA约占40%（真核细胞）。原核细胞中蛋白质约占40%，RNA约占60%。核糖核蛋白体是细胞内蛋白质的合成中心。 6）、液泡 ：由液泡膜、细胞液构成。液泡的功能主要有： 维持细胞正常的渗透压和紧张度，提高细胞抗寒、抗旱能力 （2）贮藏多种代谢物质及营养物质（3）含有多种水解酶，具有细胞内的消化功能（4）参与细胞的生理生化反应及物质代谢7）、溶酶体：由单层膜形成的小泡，主要含多种水解酶类，如酸性磷酸酶，核糖核酸酶，组织蛋白酶，脂酶等。具有消化吸收的功能 8）、圆球体：由半单位膜包被的圆球状小体，是一种贮藏细胞器，是脂肪积累的场所，最终可发育成脂肪体。 9）、微体 ：微体是单层膜包围的小体，含有氧化酶和过氧化氢酶，此外有些微体含有小的颗粒，纤丝或晶体等。植物细胞中有两种微体。 a、过氧化物酶体b、乙醛酸循环体10）细胞骨架系统 ：指细胞质内由微管、微丝、中间纤维和微梁，四种不同粗细的蛋白质，细丝交织成的网络系统。细胞骨架系统主要起着细胞的支架和连接细胞内的各种结构使其能执行各自功能的作用，因此对于细胞的形态、细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递、细胞分化等有重要的作用。 10.1）、微管 ：微管是由微管蛋白（一种球蛋白）构成的中空而直的管状结构。主要功能为： 维持细胞形状b、参与细胞壁的形成与生长c、与细胞及细胞器的运动有关d、构成纺缍体牵引染色体运动，参与中心粒的形成10.2）、微丝：由肌动蛋白和肌球蛋白构成的比微管更细的纤丝。主要功能为： 与微管共同构成细胞的支架 b、配合微管控制细胞器的运动和胞质运动c、与细胞的许多运动有关10.3）、中间纤维和微梁 ：中间纤维是介于微
微管和微丝之间的纤维，除了有支架作用外，还与细胞核的定位、细胞和组织间的联系、RNA的运输有关。 微梁为很细很短的蛋白质。 11）、鞭毛、纤毛和中心粒 11.1）、鞭毛和纤毛 ：鞭毛和纤毛都是由微管构成，横切面上鞭毛和纤毛是由9束两根微管构成的结构，称为二体微管，鞭毛和纤毛区别在于鞭毛较长，一个细胞只有一根和几根。纤毛很短，数量多，常覆盖细胞表面。基粒也是由9束微管构成，每束有3根微管构成，称为三体微管。鞭毛和纤毛主要与细胞的运动有关。 11.2）、中心粒 ：中心粒有9束3体微管构成，中心粒存在于细胞的一团特殊的细胞质――中心体中，中心体又称为微管组织中心，微管从这里放射出到细胞质中。 3、染色体在细胞内有何重要功能？染色体与染色质是同一遗传物质在细胞不同时期的两个名称及存在形式，染色体是细胞分裂期内高度螺旋化缩短变粗的染色质丝，同样由DNA和组蛋白组成，染色质是伸展了的染色体，染色体是凝聚了的染色质。不同的植物，细胞内的染色体数目是不同的，但是同一种植物染色体数目是相对稳定的，如水稻24个，小麦48个等等，由于染色体在间期完成了复制，到了分裂期，每条染色体由两条完全相同的染色单体组成，两条染色单体各有一套相同的DNA分子。一种植物的体细胞具有一定数目、大小和形状的染色体，这些特征的总和称为染色体组型，生殖细胞仅具有一个染色体组，称为单倍体（n）；体细胞含有2个染色体组，称为2倍体（2n）。4、什么叫代谢?生物的代谢类型有哪些?代谢，也叫新陈代谢，是维持生物体一切生命活动过程中化学变化的总称。它包含着机体同外界的物质交换和能量交换以及机体内部的物质转变和能量转移两个过程。生物的代谢类型可以根据所需能源和碳源的不同，分为四大类型：光能自养型、光能异养型、化能自养型、化能异养型。也可以根据 生物与氧气的关系，分为需氧生物和厌氧生物 5、糖酵解过程分几个阶段？糖在无氧条件下分解为丙酮酸的过程，称为糖酵解（EMP途径）。糖酵解是在细胞质中进行的，作用底物是淀粉、糖原、葡萄糖、果糖。反应的过程包括：糖磷酸化作用，果糖-1，6-二磷酸氧化反应，辅酶I（NAD）还原反应,磷酸基团转移，最终把葡萄糖酵解为丙酮酸。糖酵解的结果是： （1）、一分子的葡萄糖产生二分子的三磷酸腺苷（ATP）和二分子的丙酮酸。6、三羧酸循环有何生理意义？三羧酸循环是在线粒体中进行的。三羧酸循环每循环一次，消耗1分子乙酰辅酶A,产生1分子三磷酸腺苷（ATP），3分子的NADH+H+,和1分子的黄素
腺嘌呤二核苷酸还原态（FADH2） 1分子丙酮酸经过三羧酸循环产生3分子的二氧化碳。 三羧酸循环中有5次脱氢过程，氢经过一系列的呼吸传递体的传递，释放出能量，最后与氧结合成水。 三羧酸循环为合成代谢和分解代谢共同所有，分解代谢通过第三阶段把从第二阶段得来的小分子完全降解，合成代谢则以这一阶段中的小分子为前体物，合成第二阶段的分子。各种分子的代谢途径都是连通的。糖经过柠檬酸可产生a―酮戊二酸、草酰乙酸等，这几种酮酸可以经氨基化作用或转氨作用变成丙氨酸、谷氨酸及天冬氨酸。蛋白质代谢的许多中间产物(如甘氨酸)为嘌呤和嘧啶的合成提供了原料；葡萄糖可以转变成戊糖；嘌呤、嘧啶和戊糖则是形成核酸的原料。
7、ATP有何生理功能?并举例说明ATP的生成。三磷酸腺苷（ATP）是生命活动的重要能源，1分子的葡萄糖经过酵解，三羧酸循环，和电子传递链氧化成二氧化碳和水后，生成38个分子三磷酸腺苷（ATP）有人认为净生成36分子三磷酸腺苷（ATP）,能量转化率为38%。1分子的葡萄糖经过酵解，三羧酸循环，和电子传递链氧化成二氧化碳和水后，生成38个分子三磷酸腺苷（ATP）有人认为净生成36分子三磷酸腺苷（ATP）,能量转化率为38%。8、光合作用中光反应与暗反应有何重要区别光合作用包括光反应和暗反应两个反应，光反应在类囊体上进行，光能被用来合成ATP,并使NADP+还原，形成ATP和NADPH的化学能。暗反应在基质中进行，ATP用于二氧化碳和有机分子的公价结合，NADPH则使健合的碳原子还原到糖中的碳原子的氧化水平，化学能进一步转移，用于糖的合成。组织复习题 （一）名词解释 1、组织：组织指形态结构相似、生理功能相同，在个体发育中来源相同或不同的细胞群组成的结构与功能单位。 2、传递细胞：是具有内突生长的细胞壁和发达的胞间连丝，具有短途运输功能的薄壁细胞。存在于叶中小叶脉的输导分子周围；茎节和花序轴节部的木质部等以及胚囊和胚柄、胚乳等部位。 3、维管组织：维管组织是维管植物体中以输导组织为主体的由输导组织、机械组织和薄壁组织等组成的复合组织。 4、骨板：骨组织中纤维成密集的纤维束，规则排列成层，与基质共同形成薄板状给构，称骨板。5、ABO血型系统：人的血型有A、B、AB、O型四种血型，这种血型系统称为ABO血型系统。其中，O型血红细胞中A和B两种凝集原都缺乏，可以给A、B、AB、O型四种血型输血，而AB型红细胞含有A和B两种凝集原，不能给A、B、O型三种血型输血。 6、肌节：骨骼肌（横纹肌）纤维细胞内含大量纵向排列的肌原纤维，每条
肌原纤维上由于屈光性不同，呈现明亮部和暗部，明亮部称明带(又叫I带)，暗部称暗带(又叫A带)。在暗带中间有 一着色较浅的部分称H带，在H带正中还有一条细的暗线称中膜(M线)；在明带的中 间也有一条暗线称间膜（Z线）。每两条Z线之间部分(包括一个完整的暗带和两个明带的半段)称为肌节。肌节长度约为2―3微米，是肌肉收缩的形态结构单位。 7、润盘：两个心肌细胞连接处有肌膜特殊分化，形成阶梯状结构，称为闰盘，电镜下是一凸凹相嵌的双层膜。闰盘对兴奋传导有重要的作用。 8、尼氏体：神经细胞胞细胞质中有大量的尼氏体。尼氏体由粗糙内质网组成，成块状或颗粒状分布，主要作用是合成蛋白质。
9、神经元：神经细胞是神经系统的形态和功能单位，通常也称为神经元，具有感受机体内、外刺激和传导冲动的能力。神经细胞由胞体和突起构成。神经细胞胞体位于中枢神经系统的灰质或神经节内， 10、感觉上皮：感觉上皮是上皮细胞特化形成具有接受特殊感觉机能的上皮组织，如嗅觉上皮、味觉上皮、视觉上皮和听觉上皮等。（二）问答题 1、说明高等植物体内有哪几种主要组织以及它们的作用和存在部位。（一）、分生组织1、按来源性质划分：
1）、原分生组织：原分生组织是位于根尖、茎尖的最先端部位，具有持久分裂能力的胚性细胞群。原分生组织产生初生分生组织。 2）、初生分生组织 ：位于原分生组织的后端，一方向具有分裂能力，一方面已开始初步的分化。初生分生组织包括原表皮，原形成层和基本分生组织三部分。3）、次生分生组织
次生分生组织是由成熟组织的薄壁组织细胞或厚角组织细胞在一定条件下反分化（恢复分裂机能）形成的，位于植物体的侧面部位，包括维管束间形成层和木栓形成层。 细胞呈长方形或长梭形，有明显液泡。次生分生组织产生植物体次生结构的维管组织和保护组织。 2、按植物体中的位置划分 1）、顶端分生组织：位于根、茎主轴和侧枝顶端部位，包括了原分生组织和初生分生组织，使植物体伸长生长。2）、侧生分生组织：位于具有次生生长的植物体侧方周围部分。包括维管形成层（束间形成层和束中形成层）、木栓形成层。侧生分生组织一方面产生次生维管组织，使根、茎及侧枝增粗。另一方面产生次生的保护组织周皮。 3）、居间分生组织：居间分生组织主要是穿插于茎、叶、子房柄、花梗、花序轴等器官的成熟组织中的主要由顶端分生组织遗留的分生组织。居间分生组织是植物产生居间生长。 （二）、成熟组织 1．薄壁组织(基本组织) ：
薄壁组织存在于植物体的各个部位，构成植物体各器官的基本成分，多数具有初生壁性质。薄壁组织主要与植物营养有关，具有同化、贮藏、吸收、通气、短途运输等功能，并在一定条件下可以反分化形成次生分生组织。 2．保护组织：保护组织是主要起保护作用的成熟组织。保护组织包括初生保护组织（表皮）和次生保护组织（周皮）。保护组织能够防止水分的蒸腾，抵抗病虫害侵袭和机械损伤，控制植物体与环境的气体交换。 3．输导组织 输导组织是植物体内担负物质长途运输的复合组织，包括木质部和韧皮部两部分。木质部是植物体中输送水分和无机盐的复合组织，由导管、管胞、木薄壁细胞、木纤维等组成。韧皮部是植物体中输送有机营养物质的复合组织，由筛管、伴胞、筛胞、韧皮薄壁细胞,韧皮纤维等组成。 4．机械组织： 机械组织是在植物体中起支持作用的组织。包括厚角组织和厚壁组织。厚角组织存在于幼茎、叶柄、叶片、花柄等部位。厚壁组织细胞单个或成群、成束的分散在其他组织中，起机械支持作用。厚壁组织包括石细胞和纤维两种类型。 5．分泌组织：位于植物体表面或体内具有分泌功能的细胞群。分泌细胞是具有分泌功能的细胞。分泌组织包括内分泌结构和外分泌结构两大类。 内分泌结构是分泌物不排到植物体外的分泌结构，包括分泌囊、树脂道、乳汁管等。外分泌结构是能够分泌物质到植物体外的分泌结构，包括腺表皮、腺毛、蜜腺、排水器等。2、比较导管与筛管的异同。导管是多数被子植物的木质部中输送水分和无机盐的厚壁管状结构。导管是厚壁的伸长细胞， 成熟时原生质体死亡。次生壁上有各式木质增厚，出现环纹，螺纹、梯纹、网纹 和孔纹式样。导管分子的端壁形成穿孔或穿孔板，导管有环纹导管、螺纹导管、梯纹导管、网纹导管、纹孔导管（全面加厚，仅纹孔处不加厚）类型。筛管是被子植物韧皮部中输送有机营养物质的，具厚的薄壁（初生壁）性质的管状结构。筛管分子是生活的细胞，具原生质体。成熟的筛管分子，细胞核解体，有些细胞器退化（如内质网、线粒体等），液泡被重新吸收，原生质体中出现PDD蛋白体，成熟的筛管是一个无核的生活细胞，细胞壁为厚的初生壁，不具木质化，端壁特化成筛板， 在筛板上具有较大的筛孔，筛孔中有联络索连通相邻筛管分子的原生质体，筛管分子的侧面有伴胞相伴。位于筛管分子筛孔周围有粘性多糖类物质，称为胼胝质，在筛管衰老失去作用时，在筛板上形成胼胝体，封闭筛管，使筛管分子丧失输导机能。胼胝体是位于筛管
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更新时间： 14:31
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厌氧发酵也叫厌氧消化、沼气发酵、甲烷发酵，是将复杂有机物在无氧条件下利用厌氧微生物：发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢耗乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌等降解生成N、P等无机化合物和甲烷、二氧化碳等气体的过程。
厌氧处理在废弃物处理上大多用于水处理，在生活垃圾的处理上用的较少，尤其是我国。厌氧处理方法无论是在水处理还是有机垃圾处理发面原理都是一样的，都存在三阶段理论。
第一阶段为水解发酵阶段，是指复杂的有机物在微生物胞外酶的作用下进行水解和发酵，将大分子物质破链形成小分子物质如：单糖、氨基酸等为后一阶段做准备。
第二阶段为产氢、产乙酸阶段，该阶段是在产酸菌如胶醋酸菌、部分梭状芽孢杆菌等的作用下分解上一阶段产生的小分子物质，生成乙酸和氢。这一阶段产酸速率很快，致使料液pH值迅速下降，使料液具有腐烂气味。
第三阶段为产甲烷阶段，有机酸和溶解性含氮化合物分解成氨、胺、碳酸盐和二氧化碳、甲烷、氮气、氢气等。甲烷菌将乙酸分解产生甲烷和二氧化碳，利用氢将二氧化碳还原为甲烷，在此阶段pH值上升。
这三个阶段当中有机物的水解和发酵为总反应的限速阶段。一般来说，碳水化合物的降解最快，其次是蛋白质、脂肪，最慢的是纤维素和木质素。联合厌氧发酵的这几种原料当中粪便是反应最快的物质几乎看不到酸化过程，剩余污泥次之，因为剩余污泥经过了污水处理的过程，这就相当于给了它一个预处理过程，接下来是生活垃圾当中分离出来的有机物，反应最慢的是厨余物。这就要求我们联合的过程当中寻找一个契合点让各种物料都完成水解和酸化的步骤，一同进入产甲烷阶段，最终同时完成甲烷发酵。为了解决这以问题我们进行了两相厌氧发酵，将产酸和产甲烷的过程分离，让难降解的有机物在产酸阶段停留的时间较长一些以便跟上反应较快的粪便和剩余污泥。我们厂生活垃圾经过分选、餐厨垃圾经过前处理后混合进入水解池，搅拌加温到35℃水解时间为10天左右然后和粪便、剩余污泥混合一同进入甲烷发酵罐进行甲烷发酵。
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城市有机废物厌氧消化技术研究进展
发布时间： 15:21
千里马论文网：/jsj/yy/119309.html
摘　要：我国目前在有机垃圾厌氧消化工程应用方面的研究很少，厌氧消化的研究主要集中在水处理方面，对固体废物的处理处置还较少，在厌氧发酵工艺中存在自动化程度低，技术装备差的问题，厌氧消化工艺还有很多工作有待进一步研究，本文主要对厌氧消化技术处理有机废物的微生物学机理、影响因素以及消化工艺的研究进展进行了综述，对促进厌氧消化技术的研究具有重要意义。
关键词：有机废物
厌氧工艺引 言 引 言　　有机固体废物通常是指含水率低于85%～90%可生化降解的有机废物,它们一般具有可生化降解性。这些废物中蕴含着大量的生物质能,有效利用这类生物质能源,对实现环境和经济的可持续发展具有重要意义。有机固体废物处理的方法很多，由于其可生化降解性高，可以充分利用生物技术处理有机废物的潜在优势。生物处理法包括好氧堆肥法和厌氧消化法。近几年来，欧洲各国纷纷将目光投向厌氧消化，新建有机固废厌氧消化处理厂，日本等国也先后建设了有机固废厌氧消化处理示范工程。但在国内，尽管农村早有小型沼气池的应用，高浓度有机污水及污泥处理中也普遍采用厌氧消化的工艺，但应用于固废处理领域的工程实践研究较少。因此，很有必要针对国内城市有机固废的厌氧消化进行系统研究。　　在城市生活垃圾中，有机质占了相当大的比例。在发达国家的城市垃圾中，有机成分的含量高达70%；我国的城市垃圾有机成分含量相对较低，大部分为厨房垃圾，约占36%～45%。大部分垃圾的不合理处置会产生一系列的影响，加剧环境污染，严重危害城市环境。从2005年起，欧盟各国规定有机物含量大于5%的垃圾不能进入垃圾填埋场。目前，全世界每年大约有100万t的固体废物（湿重）经过厌氧消化处理，实现废物的减量化、能源化和资源化。在欧洲，固体废物的厌氧消化技术是一项逐渐成熟的技术，已有20多年的运行积累。然而，城市有机生活垃圾的厌氧消化具有相对低的甲烷产量（只占理论产量的50%～60%）。目前，大规模的厌氧消化设备需要15~20d的时间，才能把易生物降解的部分转化为生物气，消化后的稳定发酵物中仍含有木质纤维素。目前，生活垃圾厌氧消化技术还存在较多的制约因素，还需在反应器、工艺条件、抑制因素等方面进行大量的研究。1 厌氧消化理论　　厌氧消化技术指在没有外加氧化剂的条件下，被分解的有机物作为还原剂被氧化，而另一部分有机物作为氧化剂被还原的生物学过程。1930年Buswell和Neave根据代谢过程系统pH值的变化，有机物厌氧消化过程分为酸性发酵和碱性发酵两个阶段，根据两个过程是否有甲烷产生，分别叫这两个阶段为产酸阶段和产甲烷阶段两阶段理论曾在几十年里占据统治地位，随着厌氧微生物学研究的不断进展，人们对厌氧消化的生物学过程和生化过程认识不断深化，厌氧消化理论也不断发展。　　M．P．Bryant(1979)根据对产甲烷菌和产氢产乙酸菌的研究结果，认为两阶段理念不够完善，提出了三阶段理论。该理论认为产甲烷菌不能利用除乙酸，H2/CO2和甲醇以外的有机酸和醇类，长链脂肪酸和醇类必须经过产氢产乙酸转化为乙酸、H2和CO2等后，才能被产甲烷菌利用。所以，在两阶段的基础上增加了产氢产乙酸阶段。几乎与Bryant提出三阶段理论的同时，Zeikus等提出了厌氧消化的四阶段理论。该理论将厌氧消化过程划分为水解、产酸、产乙酸和产甲烷四个阶段。水解阶段指复杂有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，分解成简单的有机物，如纤维素、淀粉等碳水化合物经水解转化成较简单的糖；蛋白质转化成较简单的氨基酸；油脂转化成脂肪酸和甘油等。产酸阶段是指水解阶段产生的较简单小分子化合物在产酸菌作用下转化为简单的以挥发性脂肪酸为主的末端产物，如乙酸、丙酸、丁酸和甲醇等；产乙酸阶段是指在产氢产乙酸菌作用下，将产酸阶段产生的除乙酸、甲酸、甲醇以外的脂肪酸和醇等转化为H2、CO2和乙酸；产甲烷阶段，产甲烷菌把第一前几阶段产生的乙酸、H2和CO2等转化为甲烷。有机物厌氧消化过程示意如图所示四阶段理论明确每个阶段分别对应着独立的微生物菌群，分别是水解发酵菌、产氢产乙酸菌、同型产乙酸菌（又称耗氢产乙酸菌）以及产甲烷菌，各类菌群的有效代谢均相互密切关联，达到一定的平衡，不能单独分开，是相互制约和促进的过程。2 厌氧消化影响因素&&&&& 2.1 底物组成　　研究发现不同底物组成，其可生化降解性大不相同（5%～90%）。Borja等研究了不同底物组成和浓度的有机固废的厌氧消化过程，认为在其他条件相同时沼气产量相差很大，甚至达到65％。这个结果与Jokela等的研究所得基本一致。另外，底物组成不同,在发酵过程中的营养需求与调控也不同。对于像以秸秆为主的底物，须补充N源的营养，以达到厌氧消化适宜的C/N比。　　目前国内外很多机构开展了生活垃圾、污泥及畜禽粪便联合厌氧消化产沼的研究。联合发酵可以在消化物料间建立起一种良性互补，从而提高产气量，而且仪器设备的共享在提高经济效益方面的作用也是非常明显的。Kayhanian评估了以城市固体垃圾生物可降解部分为底物的高固体厌氧消化示范试验。结果表明,美国典型B/F(可降解垃圾与总物料之比)的垃圾缺乏活跃而又稳定降解所需要的宏量或微量元素,若补充以富含营养的污泥和畜禽粪便，可以提高B/F，大大提高产气率并增加过程的稳定性。国内在这方面的研究仅限于实验室水平，未见相关工程应用的报道。&&&&&&2.2 温度　　有机固废厌氧消化一般在中温或高温下进行,中温的最佳温度为35℃左右,高温为55℃左右。Ghosh等利用厌氧消化处理垃圾衍生燃料(RDF)，对比了单相式和两相式反应器的处理效果，发现在传统单相式反应器中高温(55℃)比常温(35℃)消化的甲烷产量仅提高7％；RDF粒径从2.1mm降至1.1mm在中温消化下对甲烷产量无明显影响，但当反应条件转变为高温消化时甲烷产量可提高14％。高温消化可以比中温消化有更短的固体停留时间和更小的反应器容积。然而高温消化所需热量多,运行也不稳定。最近有研究表明厌氧消化在65℃时水解活性可进一步提高。还有将超高温水解作为一个专门的反应器，对厌氧消化进行处理研究。　　高温可以比中温产能多，但高温需要更多的能量，在实际情况中加热所需的能量往往与多产出的能量差不多。虽然沼气产量和生物反应动力学都表明高温消化更有优势，但理想的条件决定于底物类型和使用的系统情
况。&&&&& 2.3 pH值　　产甲烷菌对pH值的要求非常严格，pH值的微小波动有可能导致微生物代谢活动的终止。在发酵初期由于产生大量有机酸，若控制不当容易造成局部酸化，延长发酵周期，进而破坏整个反应体系。研究发现pH值为6.6～7.8范围内，水分含量为90%～96%时产甲烷速率较高；pH值低于6.1或高于8.3时，产甲烷菌可能会停止活动。　　一般说来酸化相对保持略偏酸性，产甲烷相需要略偏碱性，但没有一个绝对合适的量，只需系统能够保持稳定高效便是最佳状态。pH值是厌氧消化过程的重要监测指标和控制参数。&&&&& 2.4 抑制　　厌氧消化过程中抑制作用非常普遍，包括pH抑制、氢抑制、氨抑制、弱酸弱碱抑制、长链脂肪酸(VFA)抑制等。　　许多学者都研究了厌氧消化中氨抑制的问题。当氨氮浓度从740mg/L至3 500mg/L时，葡萄糖降解速度急剧下降，可以认为氨积聚对糖酵解过程有一定的抑制作用。Sung等研究了以有机固废为底物的常温厌氧消化过程中氨氮浓度对甲烷产气量的影响，常温消化当总氨氮浓度(TAN)从0.40g/L依次升至1.20、3.05、4.92、5.77g/L时，反应器内呈现慢性抑制的现象。TAN为4.92或5.77g/L时，甲烷产量分别降低39％和64％。Fujishima等研究了常温下污泥含水率对厌氧消化的影响，发现污泥的含水率低于91％时甲烷产量减少，这主要由于系统中高氨含量对氢营养甲烷菌的抑制作用。　　Salminen指出渗滤液回流与pH值调节相结合可以降低酸积累的抑制效应，加速消化降解速率。然而当系统中活性产酸菌和产甲烷菌数量较少时，回流渗滤液会引起VFA积聚。Clarkson和Xiao对废报纸进行厌氧消化的研究发现，水解反应是其中限制性步骤，高浓度的丙酸盐对其具有抑制作用。&&&&& 2.5 搅拌　　当消化底物为固态时，水解通常成为整个反应的限制性阶段。很多经典中强调了消化过程中应充分混和搅拌以促进反应器中酶和微生物的均匀分布。然而近年来有试验表明降低搅拌程度可以提高反应器的效率。　　Vavilin V.A.常温消化下搅拌强度的，试验表明当有机负荷偏高时，搅拌强度加大会导致反应器运行失败，低强度搅拌是消化过程顺利完成的关键；当有机负荷偏低时，搅拌强度对反应无明显影响。由此Vavilin V.A.提出搅拌阻碍反应器中甲烷区形成的假设，认为甲烷区的形成对抵抗酸化过程中产生的抑制起重要作用。在此基础上他提出了均质柱形反应器的二维分布式模型（2D distributed models），模型基于以下假设：在维持产甲烷菌繁殖代谢处于较优水平的前提下，反应器中甲烷区所占空间存在一个最小值。通过对消化过程的模拟，认为有机负荷高时，反应初始阶段甲烷区与产酸区在空间上分离是固废物转化为甲烷的关键因素，而初始阶段甲烷区中生物量的多少则是这些活性区保留的决定性因素。此时如果高强度搅拌，甲烷区由于VFA的抑制作用会逐渐萎缩直至消失。然而当有机负荷偏低时，大部分甲烷区均能幸存并逐步扩大到整个反应器。　　Stroot等学者认为剧烈搅拌会破坏微生物絮团的结构，从而打乱了厌氧体系中有机体间的相互关系。一个连续运转的消化器在启动阶段应逐步增大有机负荷以避免运转失败。当产甲烷阶段是限制性反应时高强度搅拌并不合适，因为产甲烷菌在这种快速水解酸化的环境中很难适应，因此在启动阶段应采取适量搅拌。如果水解阶段为限制性反应，此时反应器内底物浓度较大，高强度搅拌对水解起促进作用。因此为达到有机物厌氧转化的最佳条件，应综合考虑搅拌所带来的积极和负面影响。&&&&& 2.6 预处理　　根据现有的研究发现,固体厌氧消化的速度较慢,对固体废物采用物理法、化学法、生物法等预处理可以提高甲烷产气量。Liu等人通过对消化底物进行240℃的蒸汽热处理5分钟，使甲烷产气率提高一倍，最终的甲烷产量增加40％。木质素和纤维素由于其本身结构，是公认的难降解物质，也是很多厌氧消化过程中的限制性因素。Clarkson等对废报纸进行厌氧消化研究，发现碱预处理可以显著提高废纸的可生物降解性，但延长浸泡时间或增大反应温度并不能提高转化率。　　Hartmann等在传统的厌氧反应器前端设计了一个生物活性反应器，对厌氧消化进行预处理研究。该反应器用于68℃对底物进行超高温水解，这种反应器分离的设计是为了更大程度降解有机物为VFA，从而获得更高的产气量，同时超高温反应器可以有效去除氨的影响。结果表明VS去除率为78～89％，产气量640～790mL/g。超高温反应器中氨负荷降低7％。　　对固态厌氧消化底物的物理和化学预处理研究较多，对生物预处理的研究则较少。Peter等从高温反应器中分离到能分解有机固体废物的嗜温微生物,用该微生物对污水污泥进行预处理,在 1～2d内近40%的有机物被分解,而且与没有经过该预处理相比,厌氧消化过程中沼气产量提高50%；Ejlertsson研究表明，在消化开始阶段进行间歇曝气能有效去除易降解的固废，克服高浓度VFA带来的抑制；Mshandete等研究了纸浆厌氧发酵系统中，启动阶段进行9h堆肥预处理后甲烷产量提高26%；Katsura和Hasegawa进行了类似的预处理研究，对污泥进行微好氧热处理后甲烷产量提高50％。研究者认为高温好氧菌分泌的胞外酶比一般蛋白酶在溶解污泥方面更具活性。3 厌氧消化工艺　　厌氧消化处理固体废物，通过技术革新逐步形成了以湿式完全混合厌氧消化、厌氧干发酵、两相厌氧消化等为主的工艺形式。　　湿式完全混合厌氧消化工艺（即湿式工艺）的最早也最为广泛。此工艺条件下固体浓度维持在15%以下，其液化、酸化和产气3个阶段在同一个反应器中进行，具有工艺过程简单、投资小、运行和管理方便的优点。这种工艺条件下浆液处于完全混合的状态，容易受到氨氮、盐分等物质的抑制，因此产气率较低。　　厌氧干发酵又称高固体厌氧消化，在传统的厌氧消化工艺中固体含量通常较低，而高固体消化中固体含量可达到20%～35%。高固体厌氧消化主要优点是单位容积的产气量高、需水量少、单位容积处理量大、消化后的沼渣不需脱水即可作为肥料或土壤调节剂。随着固体浓度的加大，干发酵工艺中需设计抗酸抗腐蚀性强的反应器，同时还得解决干发酵系统中输送流体粘度大以及高固体浓度带来的抑制问题。　　两相厌氧消化工艺即创造两个不同的生物和营养环境条件，如温度和pH等。Ghosh最早提出优化各个阶段的反应条件可以提高整体反应效率,增加沼气产量，从而提出了两相厌氧消化。动力学控制是两相
系统促进相分离最常用的手段，根据酸化菌和产甲烷菌生长速率的差异来进行相分离。还有一些技术可促进厌氧系统的相分离，如滤床在处理不溶性的有机物时可用来达到相分离。渗析、膜分离和离子交换树脂等也可用于相分离。　　大多数观点认为，采用相分离技术创造有利于发酵细菌的生态环境，避免有机酸的大量积累，会提高系统的处理能力。Ghosh等利用厌氧消化处理垃圾衍生燃料(RDF)，对比了单相式和两相式反应器的处理效果，发现两相消化比传统单相式反应器，甲烷产量提高20％左右。Goel等人对茶叶渣进行两相厌氧消化研究，发现每去除1kgCOD，平均产气量为0.48m3，COD去除率93％，甲烷含量73％。　　两相厌氧工艺的主要优点不仅是反应效率的提高而且增加了系统的稳定性，加强了对进料的缓冲能力。许多在湿式系统中生物降解不稳定的物质在两相系统中的稳定性很好。虽然两相工艺有诸多的优点，但由于过于复杂的设计和运行维护，实际应用中选择的并不多。目前为止，两相消化在应用上并没有表现出明显的优越性，投资和维护是其主要的限制性因素。4 结 语　　厌氧消化技术是较适宜的有机固废处理方法，有机固废的厌氧消化技术已引起国内外的广泛关注，它们在处理大量有机废物的同时，可获得高质量的堆肥产品和生物沼气能源，实现生物质能的多层次循环利用。我国目前在有机垃圾厌氧消化工程应用方面的研究很少，厌氧消化的研究主要集中在水处理方面，对固体废物的处理处置还较少，在厌氧发酵工艺中存在自动化程度低，技术装备差的问题，因此，对厌氧消化的最佳生物转化条件、生态微环境以及设计完善的过程控制系统等方面，还需要进一步深入研究，以达到最佳的处理效果。参考文献:. Adv Environ, -23.
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