產甲烷細菌與不產甲烷細菌的相互作用
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發布日期：2023-02-20
產甲烷細菌與不產甲烷細菌的相互作用
在厭氧條件下，由于缺乏外源電子受體，各種微生物只能以內源電子受體進行有機物的降解。因此，如果一種微生物的發酵產物或脫下的氫，不能被另一種微生物所利用，則其代謝作用無法持續進行。無論在自然界還是在消化器內，產甲烷細菌都是有機物厭氧降解食物鏈的最后一個成員，其所能利用的基質只有少數幾種 C1、 C化合物，所以必須要求不產烷細菌將復雜有機物分解為簡單化合物。在厭氧處理系統中，產甲烷細菌與不產甲烷細菌互依賴，互為對方創造良好的環境和條件，構成互生關系;同時，雙方又互為制約，在厭生物處理系統中處于平衡狀態。
1. 不產甲烷細菌為產甲烷細菌提供生長和產甲烷所必需的基質
不產甲烷細菌可以通過其生命活動為產甲烷細菌提供合成細胞物質和產甲烷所需的碳育體和電子供體、氫供體和氮源。不產甲烷細菌中的發酵細菌可以把各種復雜的有機物，如分子的碳水化合物、脂肪、蛋白質等進行發酵，生成游離氫、二氧化碳、氨、乙酸、甲酸丙酸、丁酸、甲醇、乙醇等產物。丙酸、丁酸、乙醇等又可被產氫產乙酸細菌轉化為氫氣。二氧化碳和乙酸。這樣，不產甲烷細菌就為甲烷細菌提供了生長繁殖的底物。
2. 不產甲烷細菌為產甲烷細菌創造了適宜的氧化還原電位條件
產甲烷細菌是嚴格的專性厭氧菌，在有氧的情況下，產甲烷細菌就會受到抑制不能生長繁殖。但是在厭氧反應器運轉過程中，由于加料過程難免使空氣進人裝置，有時液體原料里也含有微量溶解氧，這顯然對產甲烷細菌是非常不利的。厭氧反應器內的不產甲烷細菌類群中的那些兼性厭氧或兼性好氧微生物的活動，可以將氧消除掉，從而降低反應器中的氧化還原電位。另外，通過厭氧裝置中的各種厭氧微生物有序的生長和代謝活動，使消化液的氧化還原電位逐漸下降，最終為產甲烷細菌的生長創造適宜的氧化還原電位條件。
3. 不產甲烷細菌為產甲烷細菌消除了有毒物質
產甲烷細菌對一些毒性物質特別敏感，尤其是一些工業廢水或廢棄物中常常含有一些能使產甲烷細菌中毒的物質，如苯酚、氰化物、長鏈脂肪酸和重金屬離子等，但是在厭氧反應器中，不產甲烷細菌有很多種類能夠裂解苯環、降解氰化物，這不僅解除了它們對產甲烷細菌的毒害，并且同時給產甲烷細菌提供了底物。此外不產甲烷細菌的代謝產物硫化氫，還可以和一些重金屬離子發生作用，生成不溶性的金屬硫化物沉淀，從而解除了一些重金屬的毒害作用。
4. 產甲烷細菌為不產甲烷細菌的生化反應解除反饋抑制
不產甲烷細菌的發酵產物，可以抑制其本身的生命活動。例如產酸細菌在產酸過程中產生大量的氫氣，氫氣的積累必然抑制產氫過程進行。但是在運行正常的消化反應器中，產甲烷細菌能連續利用由不產甲烷細菌產生的氫、乙酸、二氧化碳等生成甲烷，不會由于氫和酸的積累而產生反饋抑制作用，使不產甲烷細菌的代謝能夠正常進行。
5. 產甲烷細菌和不產甲烷細菌共同維持環境中適宜的pH值
厭氧反應器中不產甲烷細菌和產甲烷細菌的連續配合對穩定反應器中的pH值也是非常重要的。在沼氣發酵初期，不產甲烷細菌首先降解廢水中的有機物質，產生大量的有機酸和碳酸鹽，使發酵液中的 pH 值明顯下降。同時不產甲烷細菌中的氨化細菌，能迅速分解蛋白質產生氨。氨可以中和部分酸，起到了一定的緩沖作用。另一方面，產甲烷細菌可以利用乙酸、氫和二氧化碳形成甲烷，從而避免了酸的積累，使pH 值穩定在一個適宜的范圍，不會使發酵液中 pH 值達到對甲烷過程不利的程度。因此，產甲烷細菌和不產甲烷細菌共同維持了環境中適宜的PH值。
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