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城市污泥厌氧发酵产酸技术发展
摘要 :城市污泥厌氧发酵过程中,控制反应过程可得挥发性脂肪酸( VFAs),因
VFAs 在工业中有较重要的应用,近年来成为研究热点。针对污泥发酵产酸过程
中,产物不稳定、发酵过程复杂、产物反馈抑制等问题,对污泥发酵产酸过程中
污泥的性质、 影响因素控制及机理进行总结, 并结合当前的应用实例, 对污泥厌
氧发酵产酸的发展前景进行展望。
关键词 : 污泥;厌氧发酵;产酸; VFAs
厌氧发酵过程,即在厌氧条件下,某些厌氧或兼性厌氧微生物将有机物最终分解为
CH4 、CO2 和 H2O ,并利用能量供自身生长繁殖的过程。 有机物的生物厌氧发酵过程可
以分为三个阶段:水解阶段、产酸阶段、产甲烷阶段
[1]
。现阶段研究中,研究者们多数
集中在如何提高最终产物甲烷的产率, 而忽略了对中间产物的利用和研究, 如挥发性脂
肪酸( VFAs )。
近年来,厌氧发酵过程中的中间产物 VFAs 因其有很高的利用价值,越来越受到人
们的关注。我国城市污水厂中多数采用活性污泥法进行脱氮除磷,一方面,大量剩余污
泥无处堆放,导致污泥处理成为污水厂发展的一大难题;另一方面,污泥发酵的产物酸
可以作为污水脱氮除磷的外加碳源
[2]
,极大的节约了污水厂的碳源紧缺。并且,将剩余
污泥中的有机物转变成中间产物
[3,4]
,而不是 CO2 和甲烷等温室气体,有利于减少碳排
放,更为城市污泥稳定化和资源化提供了一条全新的思路。
然而,污泥发酵产酸过程中, 首先,中间产物的形成较难控制, 因此产量不稳定

[5]

;
其次,污泥在产酸过程中控制条件较为严格, 难以大规模投产; 最后,污泥产酸过程中,
当产物酸浓度过高,会导致反馈抑制
[6,7]
,从而影响 VFAs 的产量。针对上述问题,重点
介绍城市污泥厌氧产酸过程中控制因素的影响、技术的发展状况和应用情况,为污泥发
酵产酸提供相关依据。
1 产酸发酵简介
 产酸发酵的类型
依据酸性末端产物中挥发性脂肪酸 ( VFAs) 的分布判断微生物的生理代谢途径。酸
性末端产物中始终占据主导地位的物质定义为相应的代谢类型。
 乙醇型发酵
经典的乙醇发酵是酵母菌进行的发酵类型,发酵产物只有乙醇和 CO2,不产生 H 2。
任南琪等在产酸发酵反应器形成稳定的乙醇型发酵类型时的顶级群落中, 没有发现大量
酵母菌的存在,而主要有发酵单胞属、拟杆菌属和梭杆菌属的细菌。同时发现发酵液相
产物主要以乙醇和乙酸为主,气相中存在大量 H 2。因而这一发酵类型并非经典的乙醇
发酵, 而是***酸走乙酰辅酶 A 旁路 [8]。之后, 乙酰辅酶 A 经乙醛脱氢酶作用转变为乙
醛,再被乙醇脱氢酶催化生成乙醇,同时伴有乙酸的生成,故称乙醇型发酵。
 丁酸型发酵
不少研究结果表明, 可溶性碳水化合物的厌氧发酵呈丁酸型发酵,主要末端产物为
丁酸、乙酸、 H 2 、CO2 和少量的丙酸。丁酸型发酵系统中的优势菌群以梭状芽孢杆菌属
( C. butyricum) 为主。在两相厌氧处理工艺的产酸相反应器中,丁酸型发酵较常见。研
究结果表明,在 pH <  或 pH > 6 时,发酵产物主要为丁酸和乙酸