徐宵[33]等在稻秆干式厌氧发酵渗滤液回流的研究结果表明,在底物浓度低于18%时,渗滤液回流对稻杆厌氧发酵产气率的影响不大。当底物浓度提高到20%时,渗滤液回流可明显的提高稻秆厌氧发酵的产气率,其中以产气趋势下降后再回流的方式最好。同时,对秸秆发酵前后化合物组成分析表明,回流可以提高纤维素、半纤维素的降解率。
David Bolzonella[34]等用活性污泥在1.3m3的搅拌反应器中进行中试发酵实验,研究两相处于不同温度下的发酵规律。实验结果表明,反应器的性能随着温度的上升而提高。COD的去除率由两相中温的35%增加到两相高温的45%。
E.Maranont
[35]
等用牛粪与食品废弃物、污泥进行联合发酵,以研究发酵
产气规律。实验表明,当增加有机负载率并缩短水力停留时间时,将会降低产气量。当对给料混合物进行超声波预处理后,产气量会增加,但发酵产生的沼气总能量小于超声波预处理的能耗。
Prasad Kaparaju[36]用稻杆釜馏物作为发酵原料进行厌氧发酵实验。采用不同浓度的釜馏物进行批量发酵,以确定其产气潜力。实验表明,当物料浓度增加到33%~55%或有机负载率提高到41.2g-COD/L·d时,产气量降低或使整个发酵实验失败。
J.Fernandez[37]对城市有机固体废弃物进行厌氧发酵实验,研究总固体浓度对发酵过程的影响。实验结果表明,反应器在总固体质量浓度为20%时,具有更好的发酵性能。
Hana Gannoun[38]等用屠宰场废水为发酵原料进行间歇式厌氧发酵,发酵前对废水进行静态和动态的水解预处理。相比于静态预处理,动态预处理可使悬浮物增加80%的水解性,使其更有效地转变为可溶物。
K.J.Chae[39]等研究不同的发酵温度、温度波动及给料负荷对猪粪厌氧发酵的产气量和甲烷浓度的影响,实验所设的温度范围为25°C、30°C、35°C；发酵原料的总固体质量浓度为5%、10%、20%和40%。实验结果表明,相对于发酵温度为35°C的条件,在30°C状态下的产气量降低了3%,而在25°C时的产气量减少了25%。
Samantha Cristina Pinho[40]等在厌氧预批式生物膜反应器中,对部分可溶性废水进行处理,研究了机械搅动对有机物降解率的影响。
26
从上述文献查阅中可以看出,不同发酵原料的发酵工艺的参数变化范围很大,很难得到可以适用于任何发酵装置的统一标准的工艺参数,对于不同的发酵原料和系统,需要结合具体情况进行具体的分析，进而对发酵系统的参数进行优化,从而最佳的经济效益和社会效益。
2.6影响微生物厌氧消化的主要因素
2.6.1温度
温度对厌氧消化系统中微生物的影响是最大的,甚至系统温度发生微小的改变都可能造成系统的瘫疾。在厌氧反应器中,厌氧微生物通过生命代谢过程来产生能量以维持自身的生长,同时也产生副产物甲烷厌氧发酵制备沼气的过程中,微生物代谢活动与温度有着密切的关系。细菌代谢活动在35°C~38°C和50°C~65°C范围内分别有一个高峰值。40°C~50°C是产沼气高温菌种和中温菌种活动过渡的温度区间范围,它们在这个温度范围内都不太适应,因而产气率可能会下降。而随着温度的升高,微生物的代谢越发旺盛,沼气的产量也就越多,当温度增加到53°C~55°C时,高温菌种会变得活跃,产沼气的速率当然最快;当温度超过65°C时,高温菌则会被杀死，产沼气的速率也会急剧的减少,直至停止产沼气。
厌氧微生物可分为低温微生物、中温微生物和高温微生物,各类厌氧微生物生长的温度范围见表2-1。因此,厌氧处理工艺可以分为低温厌氧处理工艺、中温厌氧处理工艺和高温厌氧处理工艺。
表2-1 不同种类厌氧微生物的适宜温度范围
细菌种类 低温菌 中温菌 高温菌 10~30 30~40 50~60 10~20 35~38 51~53 生长的温度范围/℃ 最适温度/℃ 一般来说,高温区的微生物代谢速率要大于中温区;而中温区的代谢速率大于低温区。在大多数厌氧反应器中,温度每增加10℃速率就增加1倍。中温发酵(45℃~48℃)，与常温相比,具有降解速度快、产气率高、产气性质好等特点。中温发酵在大中型沼气工程占有主导地位。高温发酵降解快、产气率高、环保效果好,有利于无害化。与中温发酵相比,高温发酵在产气量方面没有明显的优
27
势,但发酵所需能耗较多。一般用于有余热利用或需要杀灭有害细菌的废物处理的工程项目。
2.6.2酸碱度(pH值)
环境pH值是通过影响酶的活性来影响微生物代谢的。环境pH值的变化可以引起微生物细胞膜上电荷的改变,从而影响微生物对营养物质的吸收。介质的pH值不仅能影响微生物的生命活动,甚至能影响微生物的形态。pH值是氢离子活度的负对数,微生物对pH值有一个适应的范围,并且对pH值的波动十分敏感。微生物对pH值的适应范围随着微生物种类的不同而有所不同。产甲烷菌的适宜范围大致是6.6—7.5。
2.6.3氧化还原电位（ORL）
体系中氧化剂和还原剂的相对强度称之为氧化还原电位,通常用Eh表示,以伏特(V)或毫伏(mV)来计量。根据Nerast的方程式,溶液体系中的氧化还原电位可(Eh)可以表示为
Eh?E0??氧化型? 2.3RTlog?还原型?nf式中,R为气体常数;T为热力学温度(K), T=273+t (°C); n为离子价;f为电化学当量;E0为标准电极电位;Eh为待测氧化还原电位;[氧化型]为氧化态离子浓度;[还原型]为还原态离子浓度。
好氧微生物、兼性微生物和厌氧微生物都呈现出一种趋势,那就是在其生长过程中会降低外界的氧化还原电位。这是因为好氧微生物和兼性微生物在其生命代谢中都以氧为最终电子的受体,环境中的氧被微生物代谢消耗会导致使环境中的氧化还原电位降低。
2.6.4基质的营养比例
在厌氧反应器运行中,一般是控制进料的C/N的比例来满足厌氧发酵微生物的营养要求的。通常情况下,含有天然有机物的废水会在处理时不需要加入基质,但是在处理化工废水时就要注意进水中碳、氮、磷的三者比例。不论是在好氧反应器中还是厌氧反应反应器中,氮与磷的比值都应当是5: 1。但碳与它们的比值则差异会很大。厌氧反应需要的碳比好氧反应需要的多。
28
2.6.5基质微生物比(COD/VSS)
厌氧生物处理系统中的COD/VSS对厌氧消化系统的影响非常大,在实用中常以有机负荷(C0D/VSS)表示其含量,单位为kg / ( kgd)。但通常情况是进料有机负荷大,系统产气量则大。厌氧消化过程中产酸阶段比产甲烷阶段的反应速率要高得多,所以在选择有机负荷时我们需要十分谨慎把握,避免挥发酸的积累。有机负荷的绝对值在反应的开始阶段不适合太高。
2.6.6抑制性物质或毒性物质
与其他生物系统一样,有毒物质的进入也会影响厌氧处理系统。由于微生物对各种有毒物质具有一定的适应能力,因此,只有当有毒物质超过一定限度才会对厌氧发酵产生抑制作用,严重时甚至完全破坏厌氧过程。只有溶解成离子状态的重金属才会对细菌有毒害作用,如果重金属离子可以与硫化物结合生成不溶物质,则对微生物无毒害作用。因此,重金属即使浓度很高,如同时存在着与其相应的硫化物,抑制作用就不会产生。具体情况如表2-2所示。
表2-2列出了氨浓度对微生物的影响情况
影响程度 有益 无不利情况 抑制作用 有毒 氨浓度（以N记）（mg/L） 50~200 200~1000 1500~3000 高于3000
2.6.7农作物粒度
对发酵原料进行破碎处理,可以减小发酵原料的粒径,增加发酵原料与厌氧菌种的接触面积,提高发酵过程的生化反应速度，从而缩短产气时间和提高反应器单位发酵容积的产气率。另外,经过破碎预处理,还可以破坏农作物所含木质纤维素的细胞壁,使其有利于降解，增加降解速率，缩短产气时间和提高反应器容积产气率。农作物经过破碎,还可以提高其堆积密度,便于农作物的运输和存储。因此，在农作物厌氧发酵制备沼气的工程实际中,对农作物梧秆进行破碎处理是必不可少的预处理工序。
2.6.8其他因素
29
除了对于加入物质、控制环境等因素外,其他因素也会对厌氧微生物的生长产生影响。例如在反应过程中搅拌（甚至搅拌速度不同，影响也不同）、在反应前对物质进行预处理等都会影响微生物的生长情况。在反应过程中搅拌可以加快反应,预处理可以提高水解过程、产甲烷过程的稳定性性。
除了考虑共性问题,同时,还必须关注不同处理工艺中的特殊因素等其他影响。
30