如何选择最适液相末端发酵产物？

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：Pipyn等从发酵产物转化为CH4时所释放能量的角度考虑，认为最适末端发酵产物宜选择乳酸和乙醇，由于乳酸的产氢产乙酸易于转化为丙酸，所以，这一观点值得商榷。所以，Pipyn认为产酸相最适末端发酵产物选择乳酸是不适宜的。最适液相末端发酵产物的选择实质上是发酵类型的选择，也就是说可人为控制乙醇型发酵或丁酸型发酵。

在废水两相厌氧生物处理中，为了提高产甲烷相的反应速率，研究产酸相反应器应提供何种最适液相末端发酵产物和如何获得产率较高的目的产物，是十分重要的课题。

Pipyn等从发酵产物转化为CH4时所释放能量的角度考虑，认为最适末端发酵产物宜选择乳酸和乙醇，由于乳酸的产氢产乙酸易于转化为丙酸，所以，这一观点值得商榷。此外，Pipyn等认为，在实际产酸相反应器中，控制乙酸和乳酸形成的运行条件比较苛刻，而且受到厌氧条件下细菌生长特性及环境条件的限制。

产甲烷细菌能够直接利用的底物种类很少，仅有二碳的乙酸及一碳的甲酸、甲醇、甲胺、CO2（aq），所以，产酸相若仅产生以上液相末端产物，毫无疑问将是最为理想的。但废水厌氧发酵中不可避免地产生丙酸、丁酸、戊酸、已酸、乳酸及乙醇等，而这些有机酸和醇能否被产甲烷菌所利用，主要取决于产氢产乙酸菌等能否将二碳以上有机酸和乙醇等转化为产甲烷细菌可利用的底物。众所周知，丙酸的产氢产乙酸速率很低，它很容易在产甲烷相积累，并因导致pH值降低而影响产甲烷细菌的活性，所以可排除的不能作为最适末端发酵产物的是丙酸。产酸相最适液相末端发酵产物的选择应考虑以下两方面因素：（l）该产物在产甲烷相中易于发生产氢产乙酸转化（即 pagenumber_ebook=270,pagenumber_book=258 ≤0且反应速率快）；（2）该产物在产甲烷相中无转化为丙酸的可能性。

根据国内外资料，产甲烷相的氢分压（PH2）一般为1hPa左右，此时乙醇、丁酸和乳酸产氢产乙酸过程均能不同程度地自发进行，其中乙醇在PH2=102hPa时仍不断地转化为乙酸。然而，当氢分压大于1hPa，乳酸转化为丙酸比转化为乙酸的可能性更大。特别是对UASB型产甲烷相反应器，由于底部产氢产乙酸作用导致氢分压较高，所以，产酸相产生的乳酸进入产甲烷相后更易于转化为丙酸，并且丙酸一旦形成，则进一步转化为乙酸较困难。所以，Pipyn认为产酸相最适末端发酵产物选择乳酸是不适宜的。

根据研究成果，产酸相应提供的最适液相末端产物除乙酸外，其次应选择乙醇，再次是丁酸；事实上，乙醇不仅无转化为丙酸的可能性，而且在PH2=102hPa以下均可自发转化为乙酸，并且转化速率亦很快。最适液相末端发酵产物的选择实质上是发酵类型的选择，也就是说可人为控制乙醇型发酵或丁酸型发酵。

如何选择最适液相末端发酵产物？

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